DE102008030349A1

DE102008030349A1 - Bilderfassungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102008030349A1
Application number: DE102008030349A
Authority: DE
Inventors: Masaki Fujiwara
Original assignee: Keyence Corp
Current assignee: Keyence Corp
Priority date: 2007-06-28
Filing date: 2008-06-26
Publication date: 2009-01-02
Also published as: US20090002485A1; US8144189B2; JP5036423B2; JP2009008918A

Abstract

Die Erfindung stellt eine preiswerte Bilderfassungsvorrichtung bereit, die imstande ist, nicht nur ein Bild eines unbewegten Objekts aufzunehmen, sondern auch ein Bild eines sich bewegenden Objekts, mit der Verwendung einer geeigneten Beleuchtungslichtmenge. Die Bilderfassungsvorrichtung enthält einen Kopfabschnitt, der eine Bilderfassungsvorrichtung darin umfasst, und ein Linsenmodul und einen Beleuchtungsteil enthält, einen Hauptkörperabschnitt, der eine Beleuchtungslichtquelle enthält, einen Bildaufnahmesteuerungsteil und einen Bildverarbeitungsteil, und einen Kabelabschnitt, der zwischen dem Hauptkörperabschnitt und dem Kopfabschnitt verbindet. Das Linsenmodul ist entweder ein erstes Linsenmodul, das darin eine Linse für eine Hochgeschwindigkeitsbeobachtung umfasst, oder ein zweites Linsenmodul, das darin eine Linse für eine Vergrößerungsbeobachtung umfasst, das selektiv an dem Kopfabschnitt angebracht ist. In einem Fall, bei dem das erste Linsenmodul an dem Kopfabschnitt angebracht ist, ist der Beleuchtungsteil eine erste Linsenbeleuchtungseinheit zum Beleuchten eines Bereichs, von dem ein Bild mittels des ersten Linsenmoduls aufgenommen wird. Hierin ist die erste Linsenbeleuchtungseinheit an dem Kopfabschnitt angebracht.

Description

Hintergrund der Erfindung
(1) Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bilderfassungsvorrichtung, wie beispielsweise eine digitale Vergrößerungsbeobachtungsvorrichtung oder ein Mikroskop, das ein vergrößertes Bild aufnimmt und anzeigt.
(2) Beschreibung des Standes der Technik
Beispiele einer Bilderfassungsvorrichtung, die ein Objekt (beispielsweise eine Probe, wie beispielsweise eine winzige Substanz, ein Werkstück oder dergleichen) auf eine vergrößerte Weise anzeigt, umfassend ein optisches Mikroskop, ein digitales Mikroskop und dergleichen, wobei jedes eine optische Linse einsetzt. In dem digitalen Mikroskop empfängt eine Lichterfassungseineinrichtung, wie beispielsweise ein CCD, das elektrisch ein Bild für jedes Pixel liest, die in einer zweidimensionalen Form angeordnet sind, Licht, das von einem Beobachtungsziel reflektiert wird oder dadurch übertragen bzw. übersandt wird, das von einem Beobachtungsziel-Halteteil gehalten wird, auf das ein optisches System Licht emittiert, und ein Displayteil, wie beispielsweise ein Display, zeigt das Bild, das elektrisch gelesen wird, an (vgl. beispielsweise JP 2006-030969 A ).
Typischerweise ist die obige Bilderfassungsvorrichtung zum Zwecke des Aufnehmens eines Bildes eines unbewegten Objektes gestaltet, um das unbewegte Objekt zu beobachten. Mit anderen Worten ist die Bilderfassungsvorrichtung zum Aufnehmen eines Bildes eines bewegten Objekts nicht geeignet. In einem Fall, bei dem die Bilderfassungsvorrichtung zur Diagnose einer Ursache einer Fehlfunktion verwendet wird, die beispielsweise in einer Herstellungslinie in einer Fabrik auftritt, besteht ein Bedarf darin, nacheinander Bilder eines bewegten Objekts aufzunehmen. In diesem Fall wurde herkömmlicherweise eine Hochgeschwindigkeitsspezialerfassungskamera, wie beispielsweise eine Hochgeschwindigkeitskamera, zum nacheinander Aufnehmen von Bildern verwendet. Allerdings ist eine solche Hochgeschwindigkeitsbildaufnahmekamera im Allgemeinen teuer und wird nicht alltäglich verwendet.
Folglich ist die Verwendung einer Hochgeschwindigkeitsbildaufnahmekamera hinsichtlich der Kosten, der Handhabung und Wartung nicht effizient.
Wenn die herkömmliche Bilderfassungsvorrichtung zum Aufnehmen eines Bildes mit einer hohen Geschwindigkeit verwendet wird, tritt ferner das Problem einer unzureichenden Lichtmenge auf.
Genauer gesagt, wenn die Bilderfassungsvorrichtung zum Zwecke der Verwendung einer Hochgeschwindigkeitsbildaufnahme verwendet wird, wird ein Arbeitsabstand von der Kamera zum Objekt beträchtlich lang, verglichen mit einem Fall, bei dem die Bilderfassungsvorrichtung für den Verwendungszweck einer Normalvergrößerungsbeobachtung verwendet wird. Folglich verringert sich die Lichtmenge, die zum Objekt auszustrahlen ist, umgekehrt proportional zum Quadrat eines Abstandes.
Ferner, wenn die Bildaufnahmegeschwindigkeit größer wird, verringert sich die Lichtmenge relativ. In der Bilderfassungsvorrichtung beträgt die Bildaufnahmegeschwindigkeit pro Bild ungefähr 1/30th Sekunde wie in dem Fall einer normalen Videokamera. Auf der anderen Seite nimmt die Hochgeschwindigkeitsbildaufnahmekamera ein Bild in einer extrem kurzen Zeit in einem Bereich von 1/1000th Sekunde bis 1/10000th oder 1/1000000th Sekunde auf. Aus diesem Grund benötigt die Hochgeschwindigkeitsbildaufnahmekamera ein relativ hohes Niveau einer Beleuchtungsstärke pro Bildeinheit bzw. Frame-Einheit. Herkömmlicherweise muss ein separater Beleuchtungsaufbau unabhängig von der Kamera vorbereitet bzw. eingerichtet werden. Dabei umfassen Beispiele des Beleuchtungsaufbaus eine Lichtquelle, die im Stande ist, ein starkes Licht kontinuierlich auszustrahlen, wie beispielsweise eine Halogenlampe oder Metalldampflampe, ein Blitzlicht, das im Stande ist, eine hohe Beleuchtung lediglich in einem kurzen Zeitraum zu erzielen, eine Lichtquelle, die einen gepulsten Laser synchron mit einer Bildaufnahmeperiode ausstrahlt, und dergleichen. Allerdings ist ein solcher Beleuchtungsaufbau im Allgemeinen teuer. Ferner werden Arbeitsabläufe, wie beispielsweise Installation des Beleuchtungsaufbaus oder die Einstellung der Lage eines Ziels, das mit Licht zu bestrahlen ist, für einen Benutzer beschwerlich. In Abhängigkeit von Arten von Lichtquellen ist ferner eine Bestimmte Lichtquelle hinsichtlich der Beleuchtungsstärke nicht befriedigend.
Andererseits ist eine andere Lichtquelle hinsichtlich der Beleuchtungsstärke zufriedenstellend, aber ist hinsichtlich der Farbwiedergabe nicht zufriedenstellend. Folglich müssen diese Lichtquellen selektiv gemäß dem Verwendungszweck verwendet werden. Allerdings ist eine solche Lichtquelle im Allgemeinen von einer befestigten Art; folglich wird ein Arbeitsschritt zum Austauschen der Lichtquelle für einen Benutzer beschwerlich. Folglich müssen eine Vielzahl von Beleuchtungsaufbauten, die sich voneinander unterscheiden, eingerichtet werden, was eine weitere Erhöhung von Kosten und Anstrengung zur Folge hat.
Ferner, wenn eine große Menge von Beleuchtungslicht für ein Objekt erhalten werden soll, das einen langen Arbeitsabstand aufweist, wird ein Zentrumsabschnitt des Beleuchtungslichts dunkel, so dass die Beleuchtungslichtmenge abnimmt. Folglich tritt ein Problem einer sogenannten Hohlfehlbeleuchtung auf.
Wie es in 23 genauer gezeigt ist, sammelt eine Lichtsammellampe Licht direkt für einen Lichtleiter 61A. Da in diesem Aufbau eine Lichtausstrahlungsröhre von einer Lichtquelle selbst als ein Schatten fungiert, wird das Licht, das von der Lampe ausgestrahlt wird, von einem Reflektor reflektiert, und fällt anschließend auf den Lichtleiter 61A in Richtungen, die durch Pfeilmarkierungen A und B gezeigt sind.
Wenn das Licht zur weiter entfernten Seite durch den Lichtleiter 61A ausgestrahlt wird, wird ein Zentrum der Ausstrahlung an der weiter entfernten Seite dunkel, d. h. eine Hohlfehlbeleuchtung tritt an der weiter entfernten Seite aufgrund des Fehlens einer optischen Komponente parallel mit einer optischen Achse auf. Folglich wird das Problem einer Hohlfehlbeleuchtung bezüglich eines Objekts, das einen großen Arbeitsabstand bzw. Gebrauchsabstand aufweist, offensichtlich. Folglich kann das Objekt nicht einfach mit einer ausreichenden Beleuchtungslichtmenge bestrahlt werden.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die oben beschriebenen herkömmlichen Probleme erdacht. Eine prinzipielle Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine preiswerte Bilderfassungsvorrichtung bereitzustellen, die im Stande ist, nicht nur ein Bild eines unbewegten Objekts, sondern auch ein Bild eines sich bewegenden Objekts mit der Verwendung einer geeigneten Beleuchtungslichtmenge aufzunehmen.
Um diese Aufgabe zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung eine Bilderfassungsvorrichtung zum Aufnehmen eines Bildes eines Beobachtungsziels bereit. Die Bilderfassungsvorrichtung enthält einen Kopfabschnitt, einen Hauptkörperabschnitt und einen Kabelabschnitt. Der Kopfabschnitt enthält ein Bildaufnahmemodul, das darin einen Bilderfassungsteil zum Aufnehmen eines Bildes umfasst, ein Linsenmodul, das mit dem Bildaufnahmemodul verbunden ist und darin eine optische Linse umfasst, die optisch mit dem Bilderfassungsteil gekoppelt ist, und einen Beleuchtungsteil, der ein Beobachtungsziel eines Bildes, das auf dem Bilderfassungsteil durch das Linsenmodul ausgebildet wird, beleuchtet. Der Hauptkörperabschnitt enthält eine Beleuchtungslichtquelle, die Beleuchtungslicht dem Beleuchtungsteil zuführt, einen Bilderfassungssteuerteil, der ein Bilderfassungssteuersignal zum Steuern des Bilderfassungsteils erzeugt und anschließend das Bilderfassungssteuersignal zum Bilderfassungsteil überträgt, und einen Bildverarbeitungsteil, der eine Bildverarbeitung auf einem vergrößerten Bild, das von dem Bilderfassungsteil aufgenommen wird, durchführt. Der Kabelabschnitt enthält ein Beleuchtungslichtzuführkabel, das die Beleuchtungslichtquelle in dem Hauptkörperabschnitt und den Beleuchtungsteil in dem Kopfabschnitt verbindet und das Beleuchtungslicht von der Beleuchtungslichtquelle einem Beobachtungszielbereich über das Linsenmodul zuführt, und ein Signalübertragungskabel, welches das Bilderfassungssteuersignal von dem Bilderfassungssteuerteil in dem Hauptkörperabschnitt zum Bilderfassungsteil in dem Kopfabschnitt überträgt und ferner ein Bildsignal von dem Bilderfassungsteil zum Bildverarbeitungsteil in dem Hauptkörperabschnitt überträgt.
Der Kabelabschnitt verbindet den Hauptkörperabschnitt und den Kopfabschnitt. Hierin ist das Linsenmodul eines solches eines ersten Linsenmoduls, das darin eine optische Linse für eine Hochgeschwindigkeitsbeobachtung umfasst, und eines zweiten Linsenmoduls, das darin eine optische Linse für eine Vergrößerungsbeobachtung umfasst, das selektiv am Kopfabschnitt angebracht ist. In einem Fall, bei dem das erste Linsenmodul am Kopfabschnitt angebracht ist, ist der Beleuchtungsteil eine erste Linsenbeleuchtungseinheit, die einen Arbeitsabstand des Beleuchtungslichts zum Beleuchten eines Bereichs, von dem ein Bild aufgenommen wird, durch das erste Linsenmodul, einstellt, und die erste Linsenbeleuchtungseinheit ist an dem Kopfabschnitt angebracht.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Hochgeschwindigkeitsbildaufnahmefunktion zur Bilderfassungsvorrichtung hinzugefügt, was zu einer Verbesserung der Benutzerfreundlich führt. Im Besonderen kann ein geeignetes Linsenmodul selektiv an der Bilderfassungsvorrichtung gemäß dem Verwendungszweck einer Beobachtung angebracht werden. Folglich kann die einzige Bilderfassungsvorrichtung für den Verwendungszweck einer Vergrößerungsbeobachtung und für den Verwendungszweck einer Hochgeschwindigkeitsbeobachtung verwendet werden. In dem Fall, bei dem die Bilderfassungsvorrichtung für den Verwendungszweck einer Hochgeschwindigkeitsbeobachtung verwendet wird, was einen hohen Beleuchtungsgrad verglichen mit dem Fall erfordert, bei dem die Bilderfassungsvorrichtung für den Verwendungszweck einer Vergrößerungsbeobachtung verwendet wird, ermöglicht die Vorbereitung bzw. Einrichtung der getrennten ersten Linsenbeleuchtungseinheit eine Projektion einer zufriedenstellenden Menge von Beleuchtungslicht auf einen Bereich, von dem ein Bild aufgenommen wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Blockdiagramm, das eine Bilderfassungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2A zeigt einen Aufbau, bei dem ein Bilderfassungssystem einen Kabelabschnitt annimmt, bei dem ein Beleuchtungslichtzuführkabel und ein Signalübertragungskabel teilweise in einem integriert sind;
2B zeigt einen Aufbau, bei dem das Bilderfassungssystem einen Kopfabschnitt zur Hochgeschwindigkeitsbildaufnahme annimmt;
2C zeigt einen Aufbau, bei dem das Bilderfassungssystem einen Kopfabschnitt für eine Vergrößerungsbeobachtung annimmt, das mit einer ringförmigen Beleuchtungsquelle vorgesehen ist;
2D zeigt einen Aufbau, bei dem das Bilderfassungssystem einen Kopfabschnitt zur Vergrößerungsbeobachtung annimmt, das mit einer Koaxial-epi-Beleuchtungsquelle vorgesehen ist;
3A zeigt einen Aufbau, bei dem das Bilderfassungssystem einen Kopfabschnitt für eine Hochgeschwindigkeitsbildaufnahme annimmt;
3B zeigt einen Aufbau, bei dem das Bilderfassungssystem den Kabelabschnitt annimmt, bei dem das Beleuchtungslichtzuführkabel und das Signalübertragungskabel getrennt vorgesehen sind;
3C zeigt einen Aufbau, bei dem das Bilderfassungssystem den Kopfabschnitt zur Vergrößerungsbeobachtung annimmt, das mit der ringförmigen Beleuchtungsquelle vorgesehen ist;
3D zeigt einen Aufbau, bei dem das Bilderfassungssystem den Kopfabschnitt zur Vergrößerungsbeobachtung annimmt, das mit der Koaxial-epi-Beleuchtungsquelle vorgesehen ist;
4 ist eine Schnittansicht, die einen Aufbau zeigt, bei dem der Kopfabschnitt ein erstes Linsenmodul enthält;
5 ist eine vertikale Schnittansicht, die einen Aufbau zeigt, bei dem der Kopfabschnitt ein zweites Linsenmodul enthält;
6 ist eine horizontale Schnittansicht, die entlang der Linie VI-VI in 5 genommen ist;
7A, 7B und 7C sind perspektivische Ansichten, wobei jede einen Aufbau zeigt, bei dem eine erste Linsenbeleuchtungseinheit so am ersten Linsenmodul gesichert ist, dass sich diese frei über einen Drehring in dem Kopfabschnitt dreht;
8A und 8B sind perspektivische Ansichten, wobei jede einen Zustand zeigt, bei dem die erste Linsenbeleuchtungseinheit geneigt ist;
9 ist eine Seitenansicht, die den Zustand zeigt, bei dem die erste Linsenbeleuchtungseinheit geneigt ist;
10 ist eine vertikale Schnittansicht, die einen Beleuchtungseinheits-Neigungswinkeleinstellteil zeigt, der einem Teil von 9 entspricht;
11A und 11B sind perspektivische Ansichten, wobei jede eine teleskopartige Linse der ersten Linsenbeleuchtungseinheit zeigt;
12 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Lichtleiterverzweigungsweg zeigt;
13 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Aufbau zeigt, bei dem eine einer Vielzahl von Lichtquelleneinheiten am Hauptkörperabschnitt auf eine austauschbare Weise angebracht ist;
14 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand in einem anderen Winkel zeigt, bei dem die Lichtquelleneinheit von dem Hauptkörperabschnitt entfernt;
15 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand zeigt, bei dem die Lichtquelleneinheit am Hauptkörperabschnitt von dem Zustand, der in 14 gezeigt ist, angebracht ist;
16 ist eine Schnittansicht, die einen optischen Kopplungsabschnitt zwischen der Beleuchtungslichtquelle und dem Beleuchtungslichtzuführkabel zeigt;
17 ist eine Schnittansicht, die einen Aufbau zeigt, bei dem die Beleuchtungslichtquelle einen Optikkopplungs-Korrekturteil enthält;
18 ist eine vergrößerte Schnittansicht, die einen Abschnitt in der Umgebung eines Vorderseitenbrennpunkts in 17 zeigt;
19 zeigt einen Aufzeichnungsschirm eines Bilderfassungsvorrichtungs-Betriebsprogramms;
20 zeigt einen Vorschauschirm des Bilderfassungsvorrichtungs-Betriebsprogramms;
21 ist eine Außenansicht, welche die Bilderfassungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
22 ist ein Blockdiagramm, das die Bilderfassungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und
23 ist eine Schnittansicht, die einen Aufbau zeigt, bei dem eine Lichtsammellampe Licht für einen Lichtleiter direkt sammelt.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Im Folgenden wird eine Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen gegeben. Allerdings zeigt die Ausführungsform, die später zu beschreiben ist, lediglich beispielhaft eine Bilderfassungsvorrichtung zum Verkörpern einer technischen Idee der vorliegenden Erfindung. Folglich ist die Bilderfassungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung nicht im Besonderen auf die folgende Ausführungsform beschränkt. In dieser Spezifikation sind Elemente, die in dem Gegenstand der Ansprüche zum Patentieren beschrieben sind, nicht auf die beschränkt, die in der folgenden Ausführungsform beschrieben sind. Im Besonderen sind die Größen, Materialien, Gestalten relative Anordnung und dergleichen, der bildenden Komponenten, die in der folgenden Ausführungsform beschrieben werden, nicht beabsichtigt, den Gegenstand der vorliegenden Erfindung zu beschränkten, es sei denn, es ist anders angegeben. In den entsprechenden Zeichnungen sind Größen, Positionsbeziehung und dergleichen der Elemente für eine explizite Beschreibung leicht übertrieben. In der folgenden Beschreibung wird ein identisches oder gleiches Element mittels einer einzelnen Referenz oder numerischem Symbol bezeichnet; folglich wird eine detaillierte Beschreibung davon nicht zugehörig gegeben.
Mit Bezug auf die entsprechenden Komponenten, welche die vorliegende Erfindung ausbilden, kann eine Vielzahl von Komponenten aus einem Element ausgebildet sein, oder ein Element kann als eine Vielzahl von Komponenten fungieren.
Alternativ können Funktionen eines Elements durch eine Vielzahl von Elementen realisiert werden.
Datenkommunikationen zwischen der Bilderfassungsvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und periphere Einrichtungen, wie beispielsweise ein Computer, ein Drucker und eine externe Speichereinrichtung, für Verarbeitungen, wie beispielsweise ein Arbeitsablauf, eine Steuerung und Anzeige sind elektrisch, magnetisch oder optisch mittels einer seriellen Verbindung oder parallelen Verbindung (beispielsweise IEEE1394, RS-232x, RS-422, USB) oder mittels einer Netzwerkverbindung (beispielsweise 10BASE-T, 100BASE-TX, 1000BASE-T) eingerichtet. Die Verbindung ist nicht auf eine physikalische Verbindung unter Verwendung eines Kabels beschränkt, sondern kann eine drahtlose Verbindung und Verwendung eines drahtlosen LAN wie beispielsweise IEEE802.1x oder eine drahtlosen Verbindung unter Verwendung elektrischer Wellen, Infrarotstrahlen oder optischer Kommunikationen, wie beispielsweise Bluetooth, sein. Ferner enthalten Beispiele eines Aufzeichnungsmediums zum Austauschen von Daten oder zum Speichern von Einstellungen eine Speicherkarte, eine Magnetdisc, eine optische Disc, eine magneto-optische Disc, einen Halbleiterspeicher und dergleichen. In dieser Spezifikation deckt die Bilderfassungsvorrichtung nicht nur die Bilderfassungsvorrichtung selbst ab, sondern auch ein Vergrößerungsbeobachtungssystem, bei dem die Bilderfassungsvorrichtung mit peripheren Einrichtungen, wie beispielsweise einem Computer und einer externen Speichereinrichtung kombiniert ist.
In dieser Spezifikation ist die Bilderfassungsvorrichtung weder auf ein System zum Aufnehmen eines Bildes zur Vergrößerungsbeobachtung oder eines Bildes zur Hochgeschwindigkeitsbeobachtung selbst beschränkt, noch auf eine Vorrichtung oder ein Verfahren zum Durchführen von Verarbeitungen, wie beispielsweise Eingabe, Ausgabe, Anzeige, Berechnung und Kommunikation relativ zum Bildaufnahmebetrieb auf einer Hardwarebasis. Selbstverständlich sind eine Vorrichtung oder ein Verfahren zum Durchführen der vorgenannten Verarbeitungen bzw. Abläufe auf eine Softwaregestüzte Weise im Gestenstand der vorliegenden Erfindung enthalten. Beispielsweise entspricht eine Vorrichtung oder ein System, das eine Bildaufnahmeverarbeitung und Verarbeitungen, die damit zusammenhängen, auf eine solche Weise erzielt, dass ein Schaltkreis für allgemeine Zwecke oder ein Computer für allgemeine Zwecke Software, ein Programm, ein Plug-In, ein Objekt, eine Bibliothek, ein Applet, einen Compiler, ein Modul oder ein Makro, das auf einem spezifischen Programm läuft, darin umfasst, auch der Bilderfassungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. In dieser Spezifikation deckt der Computer einen elektronischen Computer für einen Allgemeinzweck oder einen speziellen Zweck, einen Arbeitsplatz, ein Terminal, eine tragbare elektronische Einrichtung, ein tragbares Telefon von PDC, CDMA, W-CDMA, FOMA (eingetragene Marke), GSM, IMT2000 oder 4G und elektronische Einrichtungen, wie beispielsweise ein PHS, einen PDA, einen Pager und ein Smartphone ab. In dieser Spezifikation ist das Programm ferner nicht auf eine einzige Verwendung beschränkt, und kann in einer Form, die als ein Teil eines spezifischen Computerprogramms, einer Software oder eines Services funktioniert, in einer Form, die funktioniert, wenn sie aufgerufen wird, falls benötigt, einer Form, die als ein Service in einer Umgebung, wie beispielsweise einem OS, vorgesehen ist, einer Form, die betrieben wird, während sie in der Umgebung vorhanden ist, einer Form, die im Hintergrund betrieben wird und einer Form, als ein weitres Unterstützungsprogramm, verwendet werden.
In dieser Spezifikation wird die Hochgeschwindigkeitsbeobachtung auch als Hochgeschwindigkeitsbildaufnahme bezeichnet. Hierin wird ein augenblickliches Bild, das von menschlichen Augen nicht wahrgenommen werde kann, als eine Vielzahl von aufeinanderfolgenden Frame-Bildern, aufgenommen. Solch ein Bildaufnahmebetrieb wird mit einer Bildfrequenz (eine Einheit zum Definieren der Anzahl von Bildern, die nacheinander in einer Sekunde aufzunehmen sind) in einem Bereich von 100 bis 1000000 fps durchgeführt. Hierin kann das Bild des Objekts auf eine vergrößerte Weise, wenn benötigt, aufgenommen werden. Das vergrößerte Aufnehmen steht für einen Betrieb bzw. Ablauf zum Anzeigen, auf eine vergrößerte Weise, eines unbewegten Objekts, d. h. eines Objekts, das physikalisch nicht geändert wird. Beispielsweise wird das Objekt in einem Bereich von 10 bis 100000-fach vergrößert.
(Blockdiagramm)
1 ist ein Blockdiagramm, das eine Bilderfassungsvorrichtung 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie es in dieser Figur gezeigt ist, enthält die Bilderfassungsvorrichtung 100: einen Kopfabschnitt 15, der ein Bildaufnahmemodul 16, das einen Bilderfassungsteil 10 darin umfasst, einen Beleuchtungsteil 60 und ein Linsenmodul 20 enthält; einen Hauptkörperabschnitt 50, der den Kopfabschnitt 15 antreibt und steuert und verschiedene Verarbeitungen, wie beispielsweise eine Bildverarbeitung durchführt; und ein Kabelabschnitt 24, der den Kopfabschnitt 15 und den Hauptkörperabschnitt 50 verbindet. Der Hauptkörperabschnitt 50 enthält: eine Beleuchtungslichtquelle 64, die Beleuchtungslicht dem Beleuchtungsteil 60 zuführt; einen Bilderfassungssteuerteil 13, der ein Erfassungssteuersignal zum Steuern des Bilderfassungsteils 10 erzeugt und anschließend das Bilderfassungssteuersignal zum Bilderfassungsteil 10 überträgt, und einen Bildverarbeitungsteil 81, der eine Bildverarbeitung auf einem vergrößerten Bild durchführt, das von dem Bilderfassungsteil 10 aufgenommen ist. Der Hauptkörperabschnitt 50 enthält ferner: Einen Displayteil 52, der ein Bild anzeigt, das von dem Bilderfassungsteil 10 aufgenommen ist; und einen Bedienungsteil 55, der einem Benutzer erlaubt, verschiedene Einstellungen und Arbeitsabläufe durchzuführen. Die Bilderfassungsvorrichtung 100 kann für verschiedene Verwendungszwecke auf eine solche Weise verwendet werden, dass das Linsenmodul 20 und der Beleuchtungsteil 60 gemäß dem Verwendungszweck zur Beobachtung ausgetauscht werden.
Die 2A, 2B, 2C, 2D, 3A, 3B, 3C und 3D zeigen ein Beispiel eines Aufbaus, bei dem der Kopfabschnitt 15, der gemäß dem Verwendungszweck zu wechseln bzw. auszutauschen ist, mit dem Hauptkörperabschnitt 50 verbunden ist. In den 2A bis 2D weist der Kabelabschnitt 24 einen Aufbau auf, bei dem ein Beleuchtungslichtzuführkabel 61 und ein Signalübertragungskabel 62 teilweise in einem integriert sind. In den 3A bis 3D weist der Kabelabschnitt 24 einen Aufbau auf, bei dem das Beleuchtungslichtzuführkabel 61 und das Signalübertragungskabel 62 getrennt vorgesehen sind. Genauer gesagt zeigen die 2A und 3A einen Aufbau auf eine auseinandergezogene Weise, bei dem der Kopfabschnitt 15 austauschbar ist. Die 2B und 3B zeigen einen Aufbau, bei dem der Kopfabschnitt 15 für eine Hochgeschwindigkeitsbeobachtung mit dem Hauptkörperabschnitt 50 über den Kabelabschnitt 24 verbunden ist. Die 2C und 3C zeigen einen Aufbau, bei dem der Kopfabschnitt 15 zur Vergrößerungsbeobachtung, der mit einer ringförmigen Beleuchtungsquelle vorgesehen ist, mit dem Hauptkörperabschnitt 50 über den Kabelabschnitt 24 verbunden ist. Die 2D und 3D zeigen einen Aufbau, bei dem der Kopfabschnitt 15 für eine Vergrößerungsbeobachtung, der mit einer Koaxial-epi-Beleuchtungsquelle vorgesehen ist, mit dem Hauptkörperabschnitt 50 über den Kabelabschnitt 24 verbunden ist. Wie es in diesen Figuren gezeigt ist, werden die Elemente, die den Kopfabschnitt 15 ausbilden, auf eine anbringbare Weise so gewechselt, dass sie die Vielseitigkeit der Kopfabschnitte bereitstellen. Folglich kann die einzige Bilderfassungsvorrichtung für verschiedene Verwendungszwecke verwendet werden. Hierin werden der Kopfabschnitt 15 für eine Hochgeschwindigkeitsbeobachtung und der Kopfabschnitt 15 für eine Vergrößerungsbeobachtung weithin eingerichtet. Der Beleuchtungsteil 60 für den Kopfabschnitt 15 für eine Vergrößerungsbeobachtung kann die ringförmige Beleuchtungsquelle oder die Koaxial-epi-Beleuchtungsquelle sein. Wie es oben beschrieben ist, kann der Kopfabschnitt 15 gemäß dem Verwendungszweck selektiv verwendet werden.
(Kopfabschnitt 15)
In dem Kopfabschnitt 15 umfasst das Bilderfassungsmodul 16 darin den Bilderfassungsteil 10. Das Bilderfassungsteil 10 enthält eine Bilderfassungseinrichtung 12, die über ein optisches System Licht empfängt und elektrisch liest, das von dem Beleuchtungsteil 60 ausgestrahlt wird und anschließend von einem Objekt S (beispielsweise einer Probe, ein Werkstück oder dergleichen), das als ein Beobachtungsziel dient, reflektiert wird. In dieser Ausführungsform ist die Bilderfassungseinrichtung 12 ein CMOS Bildsensor, aber kann eine andere Vorrichtung, wie beispielsweise ein CCD sein. Wie es in 2A gezeigt ist, weist der Kopfabschnitt 15 hierin eine äußere Umfangsgestalt auf, die von einem zylindrisch gestalteten Bilderfassungsmodul 16 konfiguriert ist, und das Bilderfassungsmodul 16 umfasst die Bilderfassungseinrichtung 12 darin. Die Bilderfassungseinrichtung 12, die in dem Bilderfassungsmodul 16 umfasst ist, kann zum Aufnehmen eines Monochrombildes oder zum Aufnehmen eines Farbbildes gedacht sein. Beispielsweise kann eine Bilderfassungseinrichtung, wie beispielsweise eine Kühl-CCD, ein Monochrombild mit einer hohen Definition aufnehmen. Folglich werden eine Vielzahl von Bildaufnahmemodulen, d. h. das Bilderfassungsmodul 16, das für ein Aufnehmen eines Monochrombildes gedacht ist, und das Bilderfassungsmodul 16, das zum Aufnehmen eines Farbbildes gedacht ist, vorbereitet bzw. eingerichtet und selektiv gemäß dem Verwendungszweck der Beobachtung verwendet. Folglich kann die Bilderfassungsvorrichtung verschiedene Verwendungszwecke ansprechen.
(Pixelverschiebungsteil 14)
Das Bilderfassungsteil 10 kann ferner einen Pixelverschiebungsteil 14 enthalten, um eine hohe Auflösung, die größer als eine Auflösung eines CMOS Bildsensors ist, mittels Pixelverschiebung zu erzielen. Beispiele der Pixelverschiebung sind in der JP 58-111580 A (Ausführung mit einer einzigen Tafel) und JP 01-123580 A (Ausführung mit drei Tafeln) offenbart. Beispielsweise wird ein Element (ein Pixel) physikalisch in einen Raum, der zwischen benachbarten Elementen (Pixeln) ausgebildet ist, mittels eines piezoelektrischen Elements oder dergleichen verschoben, um ein Bild, dass auf eine solche Weise aufgenommen wird, dass das Objekt S um einen halben Pixelabstand verschoben ist, mit einem Bild zu kombinieren, das ohne Verschiebung aufgenommen ist; folglich wird eine hohe Auflösung erzielt. Ferner, wenn RGB-Daten für jeden Pixel erworben werden, wird auch die Farbreproduzierbarkeit verbessert. Typische Beispiele eines Verfahrens der Pixelverschiebung können ein CCD-Betriebsverfahren zum Bewegen der Bilderfassungseinrichtung 12 mittels eines Aktuators oder dergleichen, ein LPF-Neigungsverfahren zum Neigen eines LPF, ein Linsenbewegungsverfahren zum Bewegen einer Linse und dergleichen umfassen. Ein Pixelverschiebungssignal für die Pixelverschiebung wird von dem Hauptkörperabschnitt 50 zum Kopfabschnitt 15 über ein Pixelverschiebungssignalkabel 62A übertragen. Um eine Vergrößerungsbeobachtung durchzuführen, hat eine Bilderfassungseinrichtung, zur Verwendung für diesen Verwendungszweck, tendenziell eine hohe Auflösung. Wenn eine solche Bilderfassungseinrichtung, die eine hohe Auflösung aufweist, zur Aufnahme eines Bildes mit einer hohen Geschwindigkeit verwendet wird, ist die Lesegeschwindigkeit von der Bilderfassungseinrichtung tendenziell gering. Um diesen Nachteil zu überwinden, kann eine Bilderfassungseinrichtung, die in der Bilderfassungsvorrichtung verwendet wird, gemäß dieser Ausführungsform, sowohl die "Vergrößerungsbeobachtung" als auch die "Hochgeschwindigkeitsbildaufnahme" ansprechen.
Beispielsweise wird eine Bilderfassungseinrichtung verwendet, die ungefähr 300000 Pixel aufweist und eine Lesegeschwindigkeit aufweist, die für die Hochgeschwindigkeitsbildaufnahme zufriedenstellend ist. In einem Fall, bei dem die Bildaufnahmeeinrichtung zur Aufnahme eines unbewegten Bildes verwendet wird, d. h. ein Bild für eine Vergrößerungsbeobachtung, wird der vorgenannte Pixelverschiebungsteil für eine Vergrößerung der Auflösung verwendet, so dass die Bilderfassungseinrichtung die beiden verschiedenen Beobachtungen ansprechen kann. Es ist hierin überflüssig zu sagen, dass in der Hochgeschwindigkeits-Bildaufnahmebetriebsart eine Steuereinheit in dem Hauptkörperabschnitt automatisch oder manuell die Hochgeschwindigkeits-Bildaufnahmebetriebsart so erkennt, dass der Pixelverschiebungsteil deaktiviert wird.
In dem Kopfabschnitt 15 sind das Linsenmodul 20 und der Beleuchtungsteil 60 ferner gemäß dem Verwendungszweck austauschbar. Das Linsenmodul 20 kann ein erstes Linsenmodul 21, das darin eine Linse für eine Hochgeschwindigkeitsbeobachtung umfasst, und ein zweites Linsenmodul 22, das darin eine Linse für eine Vergrößerungsbeobachtung umfasst, sein. Der bereitzustellende Beleuchtungsteil 60 wird entsprechend mit dem ausgewählten Linsenmodul 20 verändert. In dieser Ausführungsform ist der Beleuchtungsteil 60 für das zweite Linsenmodul 22 ein optischer Beleuchtungsweg 67, der in dem zweiten Linsenmodul 22 umfasst ist. Auf der anderen Seite ist der Beleuchtungsteil 60 für das erste Linsenmodul 21 eine getrennte erste Linsenbeleuchtungseinheit 66 zum Beleuchten eines Bereichs, von dem ein Bild durch das erste Linsenmodul 21 aufgenommen wird, und die erste Linsenbeleuchtungseinheit 66 ist am Kopfabschnitt 15 angebracht.
In dem Kopfabschnitt 15, wie es oben beschrieben ist, ist der Bilderfassungsteil 10 in dem Bilderfassungsmodul 60 umfasst bzw. aufgenommen, und das Linsenmodul 20 ist von einer Anbringausführungsart. Ferner kann der Beleuchtungsteil 60 in dem Linsenmodul 20 umfasst sein oder kann an dem Kopfabschnitt 15 oder dem Linsenmodul 20 angebracht sein, unabhängig von dem Linsenmodul 20. Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf den oben beschriebenen Aufbau beschränkt.
Beispielsweise können der Beleuchtungsteil 60 für eine Vergrößerungsbeobachtung und der Beleuchtungsteil 60 für eine Hochgeschwindigkeitsbeobachtung getrennt vorgesehen sein.
Alternativ kann der Beleuchtungsteil für eine Hochgeschwindigkeitsbeobachtung in dem ersten Linsenmodul umfasst sein. Ferner kann der Bilderfassungsteil 10 wie folgt ausgetauscht werden. Beispielsweise kann der Bilderfassungsteil 10 auf eine solche Weise ausgetauscht werden, dass das Bilderfassungsmodul 16 ausgetauscht wird.
Ferner kann der Bilderfassungsteil 10 in dem Linsenmodul umfasst sein oder kann an dem Linsenmodul oder dem Beleuchtungsteil angebracht sein. Alternativ kann eine Vielzahl von Bildererfassungseinrichtungen in dem Bildaufnahmemodul so umfasst sein, dass eine davon auf eine umschaltbare Weise verwendet wird.
(Linsenmodul 20)
Das Linsenmodul 20 umfasst darin eine optische Linse, die optisch mit der Bilderfassungseinrichtung 12 gekoppelt ist. Hierin ist das Linsenmodul 20 das erste Linsenmodul 21, das darin die Linse für eine Hochgeschwindigkeitsbeobachtung umfasst, oder das Linsenmodul 22, das darin die Linse für eine Vergrößerungsbeobachtung umfasst. 4 ist eine Schnittansicht, die einen Fall zeigt, bei dem der Kopfabschnitt 15 das erste Linsenmodul 21 enthält. 5 ist eine vertikale Schnittansicht, die einen Fall zeigt, bei dem der Kopfabschnitt 15 das zweite Linsenmodul 22 enthält. 6 ist eine horizontale Schnittansicht, die entlang der Linie VI-VI in 5 entnommen ist. Wie es in diesen Figuren gezeigt ist, weist das Linsenmodul 20 eine Vielzahl von optischen Linsen auf, die voneinander unterschiedliche Größen und Krümmungen aufweisen, und eine der Vielzahl von Linsen wird selektiv gemäß der benötigten Vergrößerung und Helligkeit verwendet.
(Beleuchtungsteil 60)
Der Beleuchtungsteil 60 beleuchtet das Objekt S, von welchem ein Bild auf der Bilderfassungseinrichtung 12 über das Linsenmodul 20 ausgebildet wird. Eine Lichtquelle für den Beleuchtungsteil 60 ist in dem Hauptkörperabschnitt 50 umfasst, und Beleuchtungslicht von der Lichtquelle wird zum Beleuchtungsteil 60 in dem Kopfabschnitt 15 über den Kabelabschnitt 24 übertragen. Der Beleuchtungsteil 60 kann in dem Kopfabschnitt 15 umfasst sein. Alternativ kann der Beleuchtungsteil 60 an dem Kopfabschnitt 50 anbringbar oder von diesem lösbar sein. Hierin ist die erste Linsenbeleuchtungseinheit 66, die dem Beleuchtungsteil 60 für das erste Linsenmodul 21 entspricht, am Kopfabschnitt 15 auf eine entfernbare Weise angebracht. Auf der anderen Seite ist der optische Beleuchtungsweg 67, genauer gesagt die ringförmige Beleuchtungsquelle, die dem Beleuchtungsteil 60 für das zweite Linsenmodul 22 entspricht, in dem zweiten Linsenmodul 22 umfasst.
(Erste Linsenbeleuchtungseinheit 66)
Die erste Linsenbeleuchtungseinheit 66 weist ein hinteres Ende auf, das mit dem Beleuchtungslichtzuführkabel 61 verbunden ist. Wie es in 4 und 10 (die später zu beschreiben ist) gezeigt ist, weist ferner die Linsenbeleuchtungseinheit 66 eine Wellenöffnung auf, die in einem Abschnitt in der Umgebung des hinteren Endes davon ausgebildet ist, und ist, bei der Wellenöffnung, an einer Neigungswelle 19 an einer Beleuchtungseinheitshalterung 18 gesichert. Dieser Aufbau ermöglicht der ersten Linsenbeleuchtungseinheit 66, sich an der Wellenöffnung, die an dem hinteren Ende ausgebildet ist, zu drehen.
(Abschnitt, wo die erste Linsenbeleuchtungseinheit 66 angebracht ist)
7A, 7B und 7C sind entsprechende Ansichten, wobei jede einen Aufbau zeigt, bei dem die erste Linsenbeleuchtungseinheit 66 am ersten Linsenmodul 21 im Kopfabschnitt 15 gesichert ist. Wie es in diesen Figuren gezeigt ist, ist die erste Linsenbeleuchtungseinheit 66 an einer oberen Seite des ersten Linsenmoduls 21 gesichert. Genauer gesagt ist die Beleuchtungseinheitshalterung 18, die eine geöffnete obere Seite aufweist, d. h. die in einer U-Gestalt ausgebildet ist, betrachtet in einer Schnittansicht, an einem Drehring 17 gesichert, der an einem zylindrischen äußeren Umfang des ersten Linsenmoduls 21 auf eine drehbare Weise gesichert ist. Anschließend wird die erste Linsenbeleuchtungseinheit 66 an der Beleuchtungseinheitshalterung 18 so gesichert, dass diese sich frei um die Neigungswelle 19 neigt. Der Aufbau, dass der erste Drehring 17 drehbar ist, bringt den folgenden Vorteil mit sich. Wie es in den 7A bis 7C gezeigt ist, kann sich die erste Linsenbeleuchtungseinheit 66 um eine optische Achse des zylindrischen ersten Linsenmoduls 21 drehen, d. h. die Bilderfassungseinrichtung 12, während diese an dem ersten Linsenmodul 21 gesichert ist. Ferner ist ein Sperrhebel 23 zum Halten des Drehrings 17 an einer optionalen Drehposition bezüglich des ersten Linsenmoduls 21 vorgesehen. Das Bereitstellen des Sperrhebels 23 ermöglicht eine Einstellung einer Beleuchtungslichtausstrahlrichtung. Beispielsweise wird in einem Fall, bei dem das Beleuchtungslicht teilweise schattiert ist, in Abhängigkeit einer Anordnungsposition des Kopfabschnitts 15, die Position der ersten Linsenbeleuchtungseinheit 66 verändert, um einen solchen nachteiligen Fall zu vermeiden.
(Beleuchtungseinheit-Neigungswinkeleinstellteil)
Der Kopfabschnitt 15 enthält ferner einen Beleuchtungseinheit-Neigungswinkeleinstellteil zum Einstellen eines Kippwinkels bzw. Neigungswinkels der ersten Linsenbeleuchtungseinheit 66 relativ zum ersten Linsenmodul 21. Die 8A, 8B, 9 und 10 zeigen ein Beispiel des Beleuchtungsteil-Neigungswinkeleinstellteils. Genauer gesagt sind die 8A und 8B perspektivische Ansichten, wobei jede einen Zustand zeigt, bei dem die erste Linsenbeleuchtungseinrichtung 66 geneigt ist. 9 ist eine Seitenansicht, die den Zustand zeigt, bei dem die erste Linsenbeleuchtungseinheit 66 geneigt ist. 10 ist eine vertikale Schnittansicht, die den Beleuchtungseinheit-Neigungswinkeleinstellteil mit einer Änderung einer Schnittposition in 4 zeigt, die einem Teil von 9 entspricht. Wie es in diesen Figuren gezeigt ist, enthält der Beleuchtungseinheit-Neigungswinkeleinstellteil ein Schneckenritzel 25, das auf der Beleuchtungseinheitshalterung 18 vorgesehen ist, und ein Schneckenrad 26, das an dem hinteren Ende der ersten Linsenbeleuchtungseinheit 66 vorgesehen ist. Das Schneckenritzel 25 weist ein Ende (obere Seite in 10) auf, an der eine Neigungswinkeleinstellschraube 27 gesichert ist. Wenn die Neigungswinkeleinstellschraube 27 gedreht wird, wird das Schneckenritzel 25 gedreht. Wenn das Schneckenrad 26, das mit dem Schneckenritzel 25 eingreift, gedreht wird, schwenkt die erste Linsenbeleuchtungseinheit 66 an der Neigungswelle 19. Folglich kann der Beleuchtungseinheit-Neigungswinkeleinstellteil den Neigungswinkel der ersten Linsenbeleuchtungseinheit 66 bezüglich des ersten Linsenmoduls 21 einstellen. Dieser Aufbau bringt den folgenden Vorteil mit sich. D. h. selbst wenn ein Benutzer optional einen Abstand zwischen dem ersten Linsenmodul und dem Objekt S (beispielsweise ein Arbeitsabstand des Beleuchtungslichts) einstellt bzw. festlegt, kann der Neigungswinkel einfach so festgelegt werden, dass das Objekt S angemessen entsprechend diesem Abstand beleuchtet wird. Der Aufbau des Schneckenritzels 25 erlaubt eine genaue Winkeleinstellung.
Ferner, da keine mechanische Energie von der ersten Linsenbeleuchtungseinheit 66 übertragen wird, kann der Neigungswinkel gehalten werden, ohne Bereitstellen eines speziellen Sicherungsmechanismus. Folglich kann verhindert werden, dass der Neigungswinkel aufgrund des Eigengewichts der ersten Linsenbeleuchtungseinheit 66 verändert wird.
Wie es oben beschrieben ist, stellt der Beleuchtungseinheits-Neigungswinkeleinstellteil den Neigungswinkel der ersten Linsenbeleuchtungseinheit 66 mit der Verwendung des Schneckenritzels ein; allerdings ist die vorliegende Erfindung darauf nicht beschränkt. Beispielsweise kann der Neigungswinkel mittels einer Kombination eines Zahnradritzels und eines plattenförmigen Ritzes eingestellt werden. Ferner kann der Neigungswinkel mittels eines Nockens, mittels eines Spalts (crack) oder dergleichen eingestellt werden. Alternativ kann der Neigungswinkel mittels eines Verfahrens zum direkten Drehen der ersten Linsenbeleuchtungseinheit 66 mittels eines Schrittmotors und eines Servomotors eingestellt werden. Ferner kann ein Verriegelungsmechanismus zum Halten des Neigungswinkels vorgesehen sein, wenn notwendig.
Die erste Linsenbeleuchtungseinheit 66 enthält ferner eine teleskopartige Linse 66A, die für eine Lichtprojektion geeignet ist, um ein Punktelicht auszubilden. D. h. der zylindrische Linsenabschnitt, der teleskopartig ist, stellt einen Durchmesser eines Punktlichts ein. Die teleskopartige Linse 66A, die in 11A gezeigt ist, kann hervorstehen, wie es in 11B gezeigt ist. Wenn ein Ausmaß des Hervorstehens der teleskopartigen Linse 66A klein ist, wird der Durchmesser des Punktlichts groß. Auf der anderen Seite, wenn dieses Ausmaß groß ist, wird der Durchmesser des Punktlichts klein.
Folglich kann das Punktlicht mittels Konvergenz des Beleuchtungslichts ausgebildet werden. In diesem Fall, bei dem die Bilderfassungsvorrichtung für den Verwendungszweck der Hochgeschwindigkeitsbildaufnahme verwendet wird, ist im Besonderen der Arbeitsabstand des Beleuchtungslichts relativ lang. Folglich kann das Beleuchtungslicht effizient mit einer ausreichenden Beleuchtungsstärke durch die Ausstrahlung des Punktlichts ausgestrahlt werden. In dieser Ausführungsform ist der bewegbare Abschnitt zum Einstellen des Beleuchtungslichts von einer Teleskopart; allerdings ist die vorliegende Erfindung darauf nicht beschränkt. Beispielsweise kann eine Vielzahl von optischen Linsen in einer ersten Linsenbeleuchtungseinheit 66 bewegbar gemacht werden. Es ist überflüssig zu sagen, dass die Verbindung bzw. die Kombination der optischen Linsen so festgelegt sein kann, dass der Durchmesser des Punktlichts größer wird, wenn der bewegbare Abschnitt hervorsteht. Ferner bringt der Aufbau, bei dem der Punktdurchmesser des Beleuchtungslichts variabel ist, einen Vorteil mit sich, dass ein geeigneter Bereich, der von einem Benutzer gefordert wird, beleuchtet wird. Ferner kann eine ausreichende Helligkeit, die einer hohen Bildfrequenz entspricht, die für eine Hochgeschwindigkeitsbildaufnahme geeignet ist, die von dem Benutzer eingestellt bzw. festgelegt wird, mittels einer begrenzten Lichtmenge, die von der Beleuchtungslichtquelle in dem Hauptkörperabschnitt ausgestrahlt wird, sichergestellt werden.
(Optischer Beleuchtungsweg 67)
Wie es in den 5 und 6 gezeigt ist, ist der optische Beleuchtungsweg 67, der das Beleuchtungslicht für das zweite Linsenmodul 22 ausstrahlt, in dem zweiten Linsenmodul 22 in dem Kopfabschnitt 15 umfasst. Der optische Beleuchtungsweg 67 ist eine ringförmige Beleuchtungsquelle, welche das Beleuchtungslicht von einem Lichtleiter 61A verzweigt, der ein Beispiel des Beleuchtungslichtzuführkabels 61 ist. Die ringförmige Beleuchtungsquelle weist eine Vielzahl von Beleuchtungsteilen 68 auf, die ringförmig um den Kopfabschnitt 15 angeordnet sind. Wie es in der horizontalen Schnittansicht von 6 gezeigt ist, ist das Bilderfassungsmodul 16 daher mit einem Lichtleiterverzweigungsweg 69 vorgesehen, der das Beleuchtungslicht von dem Beleuchtungslichtzuführkabel 61 verzweigt. 12 ist eine perspektivische Ansicht, die den Lichtleiterverzweigungsweg 69 zeigt. Wie es in der Figur gezeigt ist, wird das Beleuchtungslicht von dem Beleuchtungslichtzuführkabel 61 in das Bilderfassungsmodul 16 von der hinteren Endseite des Bilderfassungsmoduls 16 geführt. Anschließend wird das geführte Beleuchtungslicht vorübergehend in zwei Richtungen an dem Lichtleiterverzweigungsweg 69 unterteilt und wird ringförmig an einer optischen Verbindungsoberfläche 70 verteilt, wo ein vorderes Ende des Bilderfassungsmoduls 16 mit dem zweiten Linsenmodul 22 verbunden ist. Als ein optischer Wellenleiter zum Leiten bzw. Führen des Beleuchtungslichts zur optischen Verbindungsoberfläche 70 ist in der Ausführungsform der Lichtleiter bzw. die Glasfaser in dem Lichtleiterverzweigungsweg 69 umfasst. Das Beleuchtungslicht wird vorübergehend verzweigt, um den Bilderfassungsteil 10 in der Mitte des Bilderfassungsmoduls 16 anzuordnen. Das verzweigte Beleuchtungslicht pflanzt sich durch den optischen Wellenleiter des Lichtleiters 61A fort und wird anschließend zu einem Umfangsabschnitt der optischen Verbindungsoberfläche 70 des Bilderfassungsmoduls 16 geführt. An einem Abschnitt, wo das Bilderfassungsmodul 16 mit dem zweiten Linsenmodul 22 verbunden ist, ist ferner die optische Verbindungsoberfläche 70 des Bilderfassungsmoduls 16 optisch mit der optischen Verbindungsoberfläche des zweiten Linsenmoduls 22 so gekoppelt, dass sich das Beleuchtungslicht durch den optischen Wellenleiter so wie der Lichtleiter 61A fortpflanzt, der in dem zweiten Linsenmodul 22 aufgenommen ist, und wird anschließend zu den Beleuchtungsteilen 68 geleitet, die an dem Lichterfassungsende des zweiten Linsenmoduls 22 vorgesehen sind.
Die Vielzahl von Beleuchtungsteilen 68, wobei jedes in einer Blockgestalt ausgebildet ist, ist ringförmig um die Lichterfassungsseite des zweiten Linsenmoduls 22 vorgesehen.
Das Beleuchtungslicht wird an einer optionalen Position auf dem optischen Wellenleiter abgeschirmt (auf der Seite des Hauptkörperabschnitts 50 in dieser Ausführungsform, wie es später beschrieben wird), um zwischen einer Totalbeleuchtung, bei der alle Beleuchtungsteile 68 leuchten, und einer einseitigen Beleuchtung umzuschalten, bei der einige, beispielsweise ein Viertel der Beleuchtungsteile 68 leuchtet.
Wenn einige der Beleuchtungsteile 68 leuchten, ist die Oberfläche des Beleuchtungsziels schattiert, sodass ein Bild, das zu erhalten ist, stereoskopischer wird, wobei Oberflächenunregelmäßigkeiten des Objekts herausgestellt werden. Durch Verändern des Beleuchtungsmusters der Beleuchtungsteile 68 kann eine Schattierung eines vergrößerten zu erhaltenden Bilds verändert werden. Mit der Verwendung dieser Eigenschaften werden eine Vielzahl von Beleuchtungsmustern (beispielsweise eine Totalbeleuchtung, bei der alle Beleuchtungsteile 68 leuchten, eine einseitige Beleuchtung, bei der einige, beispielsweise eine Hälfte oder ein Viertel, der Beleuchtungsteile 68 leuchten, eine Kombination einer epi-Beleuchtung und Übertragungsbeleuchtung, Diffusion, Vorhandensein eines Polarisationsfilters und dergleichen) im Voraus eingerichtet. Anschließend werden Bilder einfach aufgenommen, während Beleuchtungsmuster nacheinander verändert werden, und eine Liste der Bilder wird auf dem Displayteil 52 angezeigt. Der Benutzer wählt Favoriten der Bilder aus und ein normal vergrößertes Bild, das zu beobachten ist, wird an dem Beleuchtungsmuster des ausgewählten Bilds aufgenommen. Dieser Aufbau bringt den folgenden Vorteil mit sich. D. h., der Benutzer kann einfach ein Gewünschtes aus den Bildern, die auf dem Bildschirm des Displayteils 52 angezeigt werden, erlangen, ohne sich über das Beleuchtungsverfahren bewusst zu sein.
In dem Beispiel, das in 6 gezeigt ist, ist das Beleuchtungslichtzuführkabel 61 mit dem Bilderfassungsmodul 16 in dem Kopfabschnitt 15 verbunden, und das Beleuchtungslicht wird zum zweiten Linsenmodul 22 über den Lichtleiterverzweigungsweg 69 zugeführt. Allerdings ist die vorliegende Erfindung nicht im Besonderen auf dieses Beispiel beschränkt. Es ist überflüssig zu sagen, dass das Beleuchtungslicht auf eine solche Weise zugeführt werden kann, dass das Beleuchtungslichtzuführkabel 61 beispielsweise direkt mit dem zweiten Linsenmodul 22 verbunden ist.
(Koaxial-epi-Beleuchtungsadapter 71)
In einem Fall des Durchführens einer Koaxial-epi-Beleuchtung, wie es in den 2A und 2D gezeigt ist, ist ein Koaxial-epi-Beleuchtungsadapter 71 an dem zweiten Linsenmodul 22 angebracht. Der Koaxial-epi-Beleuchtungsadapter 71 empfängt das Beleuchtungslicht, sodass das Beleuchtungslicht, das von der Seitenfläche des zweiten Linsenmoduls 22 einfällt und durch eine Vielzahl von Spiegeln reflektiert wird, beinahe mit einer optischen Achse der Bilderfassungseinrichtung 12 zusammenfällt. Dieser Aufbau ist hinsichtlich einer Hellbereichsbeobachtung effizient. Wie es in 2A hierin gezeigt ist, ist das Beleuchtungslichtzuführkabel 61 mit dem Verbinder, der von der Seitenfläche des zweiten Linsenmoduls 22 hervorsteht, verbunden.
(Kabelabschnitt 24)
In dem Kabelabschnitt 24 kontaktiert auf der anderen Seite das Beleuchtungslichtzuführkabel 61 zwischen der Beleuchtungslichtquelle 64 in dem Hauptkörperabschnitt 50 und dem Beleuchtungsteil 60 in dem Kopfabschnitt 15 und führt das Beleuchtungslicht von der Beleuchtungslichtquelle 64 dem Beobachtungszielbereich über das Linsenmodul 20 zu, während das Signalübertragungskabel 62 ein Bilderfassungssteuersignal von dem Bilderfassungssteuerteil 13 in dem Hauptkörperabschnitt 50 zur Bilderfassungseinrichtung 12 in dem Kopfabschnitt 15 überträgt, und ferner ein Bildsignal von der Bilderfassungseinrichtung 12 zum Bildverarbeitungsteil 81 in dem Hauptkörperabschnitt 50 überträgt. Das Beleuchtungslichtzuführkabel 61 kann der Lichtleiter 61A sein, der für eine Übertragung von Licht geeignet ist. Das Signalübertragungskabel 62 kann ein Metalldraht sein, der eine ausgezeichnete Leitfähigkeit aufweist, wie beispielsweise ein Kupferdraht, der für eine Übertragung eines elektrischen Signals geeignet ist.
Der Kabelabschnitt 24 weist ein erstes Ende, das an dem Kopfabschnitt 15 gesichert ist, und ein zweites Ende auf, das mit dem Verbindungsanschluss des Hauptkörperabschnitts 50 verbunden ist. Es ist überflüssig zu sagen, dass der Kabelabschnitt 24 an dem Kopfabschnitt 15 anbringbar und/oder davon lösbar sein kann. In dem Kabelabschnitt 24 können ferner das Beleuchtungslichtzuführkabel 61 und das Signalübertragungskabel 62 so getrennt vorgesehen sein, dass die entsprechenden Anschlüsse davon unabhängig voneinander verbunden sind. Alternativ können das Beleuchtungslichtzuführkabel 61 und das Signalübertragungskabel 62 in einem integriert sein oder können teilweise in einem so integriert sein, dass die entsprechenden Verbindungsanschlüsse verzweigt sind. Auf der anderen Seite sind die Anschlussöffnungen an dem Hauptkörperabschnitt 15 so vorgesehen, dass die verzweigten Verbindungsanschlüsse des Kabelabschnitts 24 darein eingebracht sind.
Wie es in 2A gezeigt ist, in dem Fall, wo die ringförmige Beleuchtungsquelle als der Beleuchtungsteil 60 in dem Kopfabschnitt 15 zum Verwendungszweck einer Vergrößerungsbeobachtung vorgesehen ist, ist der Beleuchtungsteil 60 integral in dem Kopfabschnitt 15 umfasst.
Wie es in 2C gezeigt ist, weist daher der Kabelabschnitt 24 den Aufbau auf, dass das Beleuchtungslichtzuführkabel 61 und das Signalübertragungskabel 62 in einem integriert sind.
Der Kabelabschnitt 24 weist ein Ende auf, das an dem hinteren Ende des Bilderfassungsmoduls 16 des Kopfabschnitts 15 gesichert ist. In dem Kabelabschnitt 24 sind auf der anderen Seite das Beleuchtungslichtzuführkabel 61 und das Signalübertragungskabel 62 an der Seite verzweigt, die mit dem Hauptkörperabschnitt 50 zu verbinden ist. Ferner ist das Signalübertragungskabel 62 in das Pixelverschiebungssignalkabel 62A zum Übertragen eines Pixelverschiebungssignals und ein Steuersignalkabel 62B zum Übertragen eines Steuersignals und eines Bildsignals unterteilt. 2C zeigt den Zustand, dass der Kopfabschnitt 15 mit dem Hauptkörperabschnitt 50 über den Kabelabschnitt 24 verbunden ist, der wie oben beschrieben aufgebaut bzw. konfiguriert ist. Der Aufbau, dass das Beleuchtungslichtzuführkabel 61 und das Signalübertragungskabel 62 in einem bis zu einem bestimmten Grad in dem Kabelabschnitt 24 integriert ist, vereinfacht einen Arbeitsablauf (routing operation). Allerdings sind das Beleuchtungslichtzuführkabel 61 und das Signalübertragungskabel 62 nicht notwendigerweise in einem in dem Kabelabschnitt 24 integriert. Wie es in 3C beispielsweise gezeigt ist, können das Beleuchtungslichtzuführkabel 61 und das Signalübertragungskabel 62 (das Pixelverschiebungssignalkabel 62A, das Steuersignalkabel 62B) direkt von dem Kopfabschnitt 15 verzweigt sein, und können mit dem Hauptkörperabschnitt 50 entsprechend verbunden sein.
In dem Fall, bei dem der getrennte Beleuchtungsteil 60 an dem Kopfabschnitt 15 angebracht ist, sind auf der anderen Seite das Beleuchtungslichtzuführkabel 61 und das Signalübertragungskabel 62 in dem Kabelabschnitt 24 nicht notwendigerweise in einem integriert. Folglich ist das Beleuchtungslichtzuführkabel 61 direkt mit dem Beleuchtungsteil 60 und dem Hauptkörperabschnitt 50 verbunden.
Wie es in den 2A und 2B genauer gezeigt ist, weist das Beleuchtungslichtzuführkabel 61 ein erstes Ende, das mit dem hinteren Ende der ersten Linsenbeleuchtungseinheit 66 verbunden ist, und ein zweites Ende auf, das mit dem Hauptkörperabschnitt 50 verbunden ist, in dem Kopfabschnitt 15, für den Verwendungszweck einer Hochgeschwindigkeitsbeobachtung. Wie es in den 2A und 23 gezeigt ist, können hierin der Kabelabschnitt 24, bei dem das Beleuchtungslichtzuführkabel 61 und das Signalübertragungskabel 62 teilweise in einem integriert sind, an der Seite des Bilderfassungsmoduls 16 verwendet werden. Wie es in 2B gezeigt ist, ist in dem Kabelabschnitt 24 das Beleuchtungslichtzuführkabel 61, das mit dem Bilderfassungsmodul 16 verbunden ist, nicht mit dem Hauptkörperabschnitt 50 verbunden, aber das Beleuchtungslichtzuführkabel 61, das mit der ersten Linsenbeleuchtungseinheit 66 verbunden ist, ist mit dem Hauptkörperabschnitt 50 verbunden.
Wie es in 3D gezeigt ist, in dem Fall, bei dem die Koaxial-epi-Beleuchtungsquelle als der Beleuchtungsteil 60 in den Kopfabschnitt 15 zum Verwendungszweck einer Vergrößerungsbeobachtung verwendet wird, ist das erste Ende des Beleuchtungslichtzuführkabels 61 mit dem Koaxial-epi-Beleuchtungsadapter 71 über eine epi-Beleuchtungskupplung 72 verbunden, während das zweite Ende des Beleuchtungslichtzuführkabels 61 mit dem Hauptkörperabschnitt 50 verbunden ist. Folglich kann das Beleuchtungslicht von der Beleuchtungslichtquelle 64 in dem Hauptkörperabschnitt 50 zum Beleuchtungsteil 60 übertragen werden. Ferner kann in diesem Fall der Kabelabschnitt 24 auf der Seite des Bilderfassungsmoduls 16 den Aufbau aufweisen, dass das Beleuchtungslichtzuführkabel 61 und das Signalübertragungskabel 62 teilweise in einem integriert sind. Wie es in 2D gezeigt ist, ist in dem Kabelabschnitt 24 das Beleuchtungslichtzuführkabel 61, das mit dem Bilderfassungsmodul 16 verbunden ist, nicht mit dem Hauptkörperabschnitt 50 verbunden, aber das Beleuchtungslichtzuführkabel 61, das mit dem Koaxial-epi-Beleuchtungsadapter 71 verbunden ist, ist mit dem Hauptkörperabschnitt 50 verbunden.
Die 1, 2C und 2D zeigen den Fall der Verwendung der epi-Beleuchtungsquelle; allerdings ist die vorliegende Erfindung darauf nicht beschränkt. Es ist überflüssig zu sagen, dass eine Übertragungsbeleuchtungsquelle anstatt der epi-Beleuchtungsquelle verwendet werden kann. In einem Fall der Verwendung der Übertragungsbeleuchtungsquelle, ist ein Beleuchtungsteil an einer Hinterseite des Objekts angeordnet, und ein Bild des Objekts wird aufgenommen, während das Objekt von seiner Rückseite beleuchtet wird.
(Hauptkörperabschnitt 50)
Der Hauptkörperabschnitt 50 enthält einen Speicherteil 53 und ein Schnittstellenteil 54 zusätzlich zur Beleuchtungslichtquelle 64, dem Bilderfassungssteuerteil 13 und dem Bildverarbeitungsteil 81. In dem Beispiel, das in 1 gezeigt ist, sind diese Komponenten in dem Hauptkörperabschnitt 50 umfasst; allerdings ist der Aufbau des Hauptkörperabschnitts 50 nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Beispielsweise können die Beleuchtungslichtquelle 64, der Beleuchtungserfassungssteuerteil 13, der Bildbearbeitungsteil 81 und dergleichen auf einer Einheitsbasis entsprechend unterteilt sein. Dieser Aufbau vergrößert den Freiheitsgrad. Beispielsweise ist die Beleuchtungslichtquelle 64 nicht in dem Hauptkörperabschnitt 50 umfasst, sondern ist extern mit dem Hauptkörperabschnitt 50 verbunden. In diesem Fall kann der Benutzer einfach einen Lichtquellenschaltarbeitschritt durchführen, muss aber eine getrennt bzw. separate Lichtquelle installieren und einen zusätzlichen Verdrahtungsarbeitsschritt mit hohem Aufwand hinsichtlich Zeit und Mühe durchführen.
(Beleuchtungslichtquelle 64)
Der Bilderfassungssteuerteil 13 steuert den Lichtbetrieb von der Beleuchtungslichtquelle 64. Im Besonderen ist in einem Fall der Verwendung einer Metalldampflampe oder einer Halogenlampe als Beleuchtungslichtquelle eine Maskierungsplatte (nicht gezeigt), die das Beleuchtungslicht vollständig oder teilweise maskiert bzw. abdeckt, auf einem optischen Weg zum Verbindungsanschluss zur Verbindung des Beleuchtungslichtzuführkabels 61 angeordnet. Die Maskierungsplatte weist eine große Platte und eine kleine Platte auf, die im Wesentlichen in einer Sektorgestalt ausgebildet sind und Rückseite an Rückseite miteinander verbunden sind. Die Maskierungsplatte ist auf dem optischen Weg so angeordnet, dass diese an einer Schwenkwelle schwenkt.
Die größere Sektorplatte weist ein im Wesentlichen kreisförmiges Öffnungsfenster für eine Totalbeleuchtung und ein im Wesentlichen sektorförmiges Öffnungsfenster für eine einseitige Beleuchtung auf. Die kleinere Sektorplatte weist eine Ritzelnut auf, die an deren Umfangsseitenfläche ausgebildet ist. Die Maskierungsplatte ist mit einem Motor so verbunden, um an der bzw. um die Schwenkwelle zu schwenken.
Der Motor weist eine Drehwelle auf, an der ein Schneckenritzel gesichert ist. Das Schneckenritzel weist einen Ritzelabschnitt auf, der mit der Ritzelnut eingreift, die an dem Umfang der kleineren Sektorplatte der Maskierungsplatte ausgebildet ist. Wenn der Motor so angetrieben wird, dass die Maskierungsplatte schwenkt, fällt entweder das Öffnungsfenster für die Totalbeleuchtung oder das Öffnungsfenster für eine einseitige Beleuchtung mit dem Beleuchtungslichtzuführkabel 61 zusammen. Folglich ist das Beleuchtungslichtzuführkabel 61 mit der Beleuchtungslichtquelle 64 so verbunden, dass der Beleuchtungsteil 60 das Beleuchtungslicht ausstrahlen kann.
Eine Vielzahl von verschiedenen Lichtquellen können selektiv als die Beleuchtungslichtquelle 64 verwendet werden. Hierin ist die Beleuchtungslichtquelle 64 auf einer Einheitsbasis vorgesehen, und an dem Hauptkörperabschnitt 50 angebracht oder/und davon gelöst. 13 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand zeigt, bei dem eine der Vielzahl von Lichtquelleneinheiten 63A und 63B (im Folgenden gemeinsam als Lichtquelleneinheit 63 in einigen Fällen bezeichnet) selektiv an dem Hauptkörperabschnitt 50 angebracht ist. 14 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem die Lichtquelleneinheit 63 von dem Hauptkörperabschnitt 50 gelöst bzw. entfernt ist. 15 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem die Lichtquelleneinheit 63 an dem Hauptkörperabschnitt 50 angebracht ist. Die entsprechenden Lichtquelleneinheiten 63A und 63B sind einander hinsichtlich einer Gestalt eines Anbringabschnitts identisch, und eine Lichtausstrahlungssubstanz ist in jeder Lichtquelleneinheit auswechselbar. Wie es oben beschrieben ist, ist die Beleuchtungslichtquelle 64 auf einer Einheitsbasis so vorgesehen, dass das Anbringen/Lösen daran/davon vereinfacht wird, d. h. die Vielzahl von Beleuchtungslichtquellen 63A und 63B, die sich voneinander hinsichtlich einer Eigenart unterscheiden, sind eingerichtet. Als Folge kann die Lichtquelleneinheit 64 mit einer Geeigneten gemäß dem Verwendungszweck ausgetauscht werden. In diesem Beispiel sind eine erste Lichtquelle, die für eine Hochgeschwindigkeitsbeobachtung verwendet wird und eine hohe Beleuchtungsstärke aufweist, und eine zweite Lichtquelle, die für eine Vergrößerungsbeobachtung verwendet wird, eine geringere Beleuchtungsstärke als die erste Lichtquelle aufweist und eine hohe Farbwiedergabe aufweist, entsprechend als die Lichtquelleneinheit 663A und die Lichtquelleneinheit 63B eingerichtet. Im Besonderen, da eine Lichtquelle, die sowohl die Beleuchtungsstärke als auch die Farbwiedergabe verbessert, nicht einfach erhalten wird, wird die erste Lichtquelle, die eine hohe Beleuchtungsstärke aufweist, für den Verwendungszweck der Hochgeschwindigkeitsbeobachtung verwendet, die eine hohe Beleuchtungsstärke benötigt, wohingegen die zweite Lichtquelle, die eher eine ausgezeichnete Farbwiedergabe als eine Beleuchtungsstärke aufweist, für den Verwendungszweck der Vergrößerungsbeobachtung verwendet wird, die eine geringe Beleuchtungsstärke benötigt, sodass Beleuchtungslicht, das für die entsprechenden Verwendungszwecke geeignet ist, erhalten werden kann. Ferner, da die Lichtquellen auf eine entfernbare Weise gemäß dem Verwendungszweck umgeschaltet werden, kann ein Bild hoher Qualität in jedem Szenario erhalten werden.
Allerdings ist die vorliegende Erfindung nicht speziell auf dieses Beispiel beschränkt. Beispielsweise kann eine Vielzahl von Lichtquellen in dem Hauptkörperabschnitt so umfasst sein, dass Beleuchtungsarbeitsbetriebe umgeschaltet werden, was das physikalische Auswechseln von Lichtquellen eliminiert. Der Aufbau, der umschaltbare Lichtquellen verwendet, weist einen Vorteil darin auf, dass die Art der Lichtquelle mittels eines Knopfdrucks verändert werden kann, aber weist den Nachteil auf, dass der Hauptkörperabschnitt, der die Vielzahl von Lichtquellen darin umfasst, groß wird. Alternativ sind die Lichtquellen nicht in dem Hauptkörperabschnitt umfasst, sondern sind außen mit dem Hauptkörperabschnitt verbunden. In diesem Fall kann der Benutzer einfach einen Lichtquellenauswechselbetrieb durchführen, muss aber eine getrennte Lichtquelle mit einem hohen Aufwand hinsichtlich Zeit und Mühe installieren.
Als oben beschriebene Beleuchtungslichtquelle 64 kann vorzugsweise eine Metalldampflampe verwendet werden. Die Metalldampflampe unterscheidet sich von einer Halogenlampe, die Licht auf eine solche Weise ausstrahlt, dass Strom einem Glühdraht zugeführt wird. Beispielsweise strahlt die Metalldampflampe Licht auf eine solche Weise aus, dass Starkstrom auf einer Birne, die mit Xenongas gefüllt ist, entladen wird. Im Besonderen ist die Metalldampflampe eine Entladungslampe hoher Intensität, in der Quecksilber- und halogenhaltiges Metall eingeschlossen sind. In einer Lichtausstrahlungsröhre sind Quecksilber, Edelgas und Licht emittierendes Metall in einer Form eines Haloids (prinzipiell ein Jodids) eingeschlossen. Vorteilhafterweise weist diese Lampe eine lange Lebensdauer auf, weist eine ausgezeichnete Energieeffizienz auf, weist einen geringen Energieverbrauch auf und weist eine hohe Beleuchtungsstärke auf. Bei dem Verwendungszweck für eine Hochgeschwindigkeitsbeobachtung wird ein Arbeitsabstand bzw. ein Gebrauchsabstand im Vergleich zum Fall des Verwendungszwecks für eine Vergrößerungsbeobachtung groß. Ferner kann ein Bild auf einer extrem kurzen Frame-Basis aufgenommen werden. Folglich wird eine Hochleistungsbeleuchtung benötigt, um die zufriedenstellende Beleuchtungsstärke zu erzielen. Aus diesem Grund wird die Metalldampflampe vorzugsweise für den Verwendungszweck der Hochgeschwindigkeitsbeobachtung verwendet. Ferner kann die Metalldampflampe für den Verwendungszweck der Vergrößerungsbeobachtung verwendet werden. In diesem Fall ist eine zu benötigende Beleuchtungsstärke kleiner als die für den Verwendungszweck für eine Hochgeschwindigkeitsbeobachtung. Folglich wird eine Metalldampflampe, die eine geringe Beleuchtungsstärke aufweist, aber eine hohe Farbwiedergabe aufweist, im Besonderen eine Halogenglühlampe, die eine hohe Rotfarbenkomponente aufweist, für den Verwendungszweck einer Vergrößerungsbeobachtung verwendet. Ferner kann alternativ zur Metalldampflampe eine Quecksilberlampe oder eine Xenonlampe als die erste Lichtquelle verwendet werden, während eine Halogenglühlampe oder eine LED als die zweite Lichtquelle verwendet werden kann. Die LED ist kleiner hinsichtlich des Betrags von Infrarotkomponenten als die Halogenglühlampe, die Metalldampflampe und dergleichen. Im Vergleich mit der Halogenglühlampe, der Metalldampflampe und dergleichen, weist die LED daher einen Vorteil darin auf, dass eine Wärmemenge, die auf ein Objekt aufgebracht wird, gering ist, selbst wenn eine identische Lichtmenge auf das Objekt ausgestrahlt wird. Ferner kann die LED mit relativ geringen Kosten erhalten werden, weist eine lange Lebensdauer auf, und ist ausgezeichnet hinsichtlich der Antwort auf einen Eingabebetrieb. Ferner kann ein Beleuchtungsbetrieb von der LED gesteuert werden, ohne Verwendung einer Maskierungsplatte zum Maskieren des Beleuchtungslichts, d. h. die LED kann an/ausgeschaltet werden, während sie einer Hochgeschwindigkeitsbildaufnahme von 1000000 fps folgt.
(Lichtquellenbestimmungsteil 65)
Um die verschiedenen Beleuchtungslichtquellen 64 angemessen zu betreiben, können Betriebsbedingungen, wie beispielsweise ein Betriebsstrom gemäß der Art der Beleuchtungslichtquelle 64 geändert werden, die mit dem Hauptkörperabschnitt 50 zu verbinden ist. Diese Änderung kann manuell oder automatisch durchgeführt werden. Wie es in 1 gezeigt ist, enthält der Hauptkörperabschnitt 50 im Besonderen einen Lichtquellenbestimmungsteil 65, der die Art der angebrachten Beleuchtungslichtquelle 64 bestimmt. Durch Bereitstellen des Lichtquellenbestimmungsteils 65 erfasst der Hauptkörperabschnitt 50 automatisch die Art der Beleuchtungslichtquelle 64, die damit verbunden ist. Folglich können angemessene Betriebsbedingungen zum Betreiben jeder Lichtquelle ausgewählt werden, sodass die angebrachte Beleuchtungslichtquelle 64 angemessen betrieben und gesteuert werden kann. Beispielsweise kann ein Betriebsstromwert verändert werden, und eine Ausgabe des Beleuchtungslichts kann gemäß einer Metalldampflampe gesteuert werden. Dieser Aufbau eliminiert eine Anstrengung des Änderns einer Energiezufuhrwattzahl und verhindert ferner fehlerhafte Einstellungen durch einen Benutzer. Folglich kann jede Beleuchtungslichtquelle 64 mit einer gewissen Betriebssicherheit verwendet werden. Ferner kann der folgende Aufbau angewendet werden. D. h., der Hauptkörperabschnitt 50 berechnet eine Beleuchtungszeit jeder Beleuchtungslichtquelle 64, bewahrt eine akkumulierende Verwendungszeitperiode für jede Beleuchtungslichtquelle 64 und fördert das Ersetzen der Beleuchtungslichtquelle 64, wenn die Ersetzungszeit herannaht.
(Optikkopplungs-Korrekturteil)
16 ist eine Schnittansicht, die einen Optikkopplungsabschnitt zwischen der Beleuchtungslichtquelle 64 und dem Beleuchtungslichtzuführkabel 61 zeigt. Wie es in der Fig. gezeigt ist, wird das Beleuchtungslicht, das von der Beleuchtungslichtquelle 64 ausgestrahlt wird, mittels eines Spiegels 63 reflektiert, und wird anschließend optisch mit der Endfläche des Lichtleiters 61A gekoppelt, das ein Beispiel des Beleuchtungslichtzuführkabels 61A ist.
17 ist eine Schnittansicht, die eine Struktur einer Lichtquelle zeigt, die ein Problem einer hohlen fehlerhaften Beleuchtung mittels eines Optikkopplungs-Korrekturteils zum Korrigieren des Lichts, das von der Lichtquelle an dem Optikkopplungsabschnitt zwischen der Beleuchtungslichtquelle 64 und dem Beleuchtungslichtzuführkabel 61 ausgestrahlt wird, löst. Wie es in 23 gezeigt ist, wird herkömmlich, wenn die Lichtsammellampe 75 Licht für die Endfläche des Lichtleiters 61A direkt sammelt, das Licht, das von der Beleuchtungslichtquelle 64 über den Reflektor 76 ausgestrahlt wird, in zwei Richtungen, die mittels Pfeilmarkierungen A und B gezeigt sind, aufgrund der Anwesenheit der Lichtausstrahlungsröhre aufgeteilt, sodass der mittlere Abschnitt schattiert ist, d. h. eine sogenannte hohle fehlerhafte Beleuchtung auftritt. Dieses Problem wird im Besonderen offensichtlich, wenn der Arbeitsabstand WD lang wird.
In dieser Ausführungsform werden auf der anderen Seite die verzweigten Lichtstrahlen so gesammelt, dass diese zur Richtung der optischen Achse des Lichtleiters 61A ausgerichtet sind. Wie es in der Schnittansicht von 17 gezeigt ist, ist, genauer gesagt, eine plankonvexe Linse 74, die ein Beispiel des Optikkopplungs-Korrekturteils ist, zwischen der Lichtsammellampe, die ein Beispiel der Beleuchtungslichtquelle 64 ist, und der Endfläche des Lichtleiters 61A angeordnet. Wie es in der vergrößerten Schnittansicht von 18 gezeigt ist, ist die plankonvexe Linse 74 so angeordnet, dass Licht durch einen Vorderseitenbrennpunkt (ein Punkt auf einer optischen Achse, der zu einem bestimmten physikalischen Punkt gegen unendlich hinter einer Kamera konjugiert ist) der plankonvexen Linse 74 tritt, sodass ein Fluss des Lichts, das von der Lichtsammellampe ausgestrahlt wird, teilweise Licht erzeugt, das eine Komponente parallel zur optischen Achse aufweist.
Folglich, da das Licht, das von dem Lichtleiter 61A ausgestrahlt wird, eine Komponente in der Richtung der optischen Achse bei dem Lichtleiter 61A aufweist, wird die sogenannte hohle fehlerhafte Beleuchtung unterdrückt. Selbst wenn ein Abstand zwischen der Lampe und dem Lichtleiter lang ist, erlaubt die plankonvexe Linse 74 ein Sammeln des Lichts, was zu einer Vergrößerung einer Lichtmenge führt, die auf den Lichtleiter 61A auftrifft. Zum Zwecke der Beschreibung zeigt jede der Schnittansichten der 17 und 23 den Zustand, bei dem Licht in zwei aufgespaltet wird. Eigentlich wird das Licht stereoskopisch in einer zylindrischen Form ausgestrahlt. In dem Licht wird folglich ein Mittelabschnitt dunkel. Mit anderen Worten weist das ausgestrahlte Licht eine ringförmige Gestalt auf. Zum Zweck der Beschreibung ist der Spiegel in 17 nicht gezeigt. Hierin ist der Spiegel nicht notwendigerweise auf dem optischen Weg, wie es in 16 gezeigt ist, vorgesehen.
(Bilderfassungssteuerteil 13)
Das Bilderfassungssteuerteil 13 legt Bilderfassungsbedingungen, wie beispielsweise eine Bildrate und eine Verschlusszeit bzw. Belichtungszeit bei einer Hochgeschwindigkeitsbeobachtung über den Steuerteil 55 fest, und steuert entsprechende Komponenten gemäß der eingestellten Bilderfassungsbedingungen. Im Besonderen erzeugt der Bilderfassungssteuerteil 13 ein Bilderfassungssteuersignal zum Betreiben und Steuern der Bilderfassungseinrichtung 12 des Bilderfassungsteils 10, und überträgt anschließend das Bilderfassungssteuersignal zum Bilderfassungsteil 10. Ferner steuert der Bilderfassungssteuerteil 13 einen AN/AUS-Zustand und ein Abschirmen der Beleuchtungslichtquelle 64. In einem Bildaufnahmebetrieb, das ein elektronisches Blitzlicht verwendet, gibt beispielsweise der Bilderfassungssteuerteil 13 ein Synchronisierungssignal synchron mit dem Bildaufnahmebetrieb aus, und schaltet die Beleuchtungslichtquelle 64 AN/AUS, entsprechend dem Synchronisationssignal, und ermöglicht der Bilderfassungseinrichtung 12 ein Bild aufzunehmen, das mit dem Synchronisationssignal in Synchronisation gebracht ist. Wie es oben beschrieben ist, überträgt der Bilderfassungssteuerteil 13 zur Beleuchtungslichtquelle 64 Bilderfassungszeitsignale, die mit einer Startzeit bzw. einem Starttiming und einer Endzeit bzw. einem Endtiming in einem Bildaufnahmebetrieb in Synchronisation gebracht sind, und ein Belichtungszeitsignal das mit einer Belichtungsstartzeit in jedem Frame während des Bildaufnahmebetriebs in Synchronisation gebracht ist. In der Vergrößerungsbeobachtung wird ferner, wie die Einstellung der Bilderfassungsbedingungen, entweder das epi-Beleuchtungslicht oder das Übertragungsbeleuchtungslicht beispielsweise als das Licht ausgewählt, das von der ringförmigen Beleuchtungsquelle auszustrahlen ist, und anschließend werden entweder die Totalbeleuchtung oder die einseitige Beleuchtung für die entsprechenden Lichteinheiten festgelegt. Ferner kann ein Beleuchtungsverfahren mittels einer Kombination aus einer Vielzahl von Bedingungen, wie beispielsweise Diffusion oder Polarisation, wie etwa ein Filter, und einer Übertragung ohne Verwendung des Filters verändert werden. Diese Einstellungen werden von dem Benutzer über den Betriebsabschnitt 55 durchgeführt.
(Bildverarbeitungsteil 81)
Der Bildverarbeitungsteil 81 führt eine Bildverarbeitung auf einem vergrößerten Bild, das von dem Bilderfassungsteil 10 aufgenommen wird, durch. Beispielsweise kennzeichnet der Bildverarbeitungsteil 81 einen Bereich eines Bildes des Objekts, das auf dem Displayteil 52 angezeigt ist, um einen Bereich bzw. ein Gebiet dieses gekennzeichneten Bereichs zu berechnen. Ferner berechnet der Bildverarbeitungsteil 81 einen Höhenunterschied, einen Abstand und einen Winkel.
(Displayteil 52)
Der Displayteil 52 ist ein Display, das ein aufgenommenes Bild, eine Einstellung und dergleichen anzeigt. Der Displayteil 52 ist beispielsweise eine CRT oder ein Flüssigkristallfeld. Wie es in den 2A bis 2D und 3A bis 3D gezeigt ist, ist der Displayteil 52 beispielsweise in dem Hauptkörperabschnitt 50 umfasst.
(Speicherteil 53)
Der Speicherteil 53 behält Daten eines aufgenommenen Bildes, Details einer Einstellung und dergleichen. Vorzugsweise wird ein Hochgeschwindigkeitshalbleiterspeicher, beispielsweise ein RAM, als temporärer Speicherbereich verwendet, und wird ein Festplattenspeicher als Datenspeicherbereich verwendet.
(Schnittstellenteil 54)
Der Schnittstellenteil 54 ist zum Austauschen von Daten mit einer äußeren Einrichtung über ein IO oder eine Kommunikation vorgesehen. Als ein Anschluss zum Austauschen von Steuersignalen und Bilddaten mit der äußeren Einrichtung sind die Anschlussöffnungen zur Verbindung des Kabelabschnitts 24 und verschiedene Verbinder an bzw. auf dem Hauptkörperabschnitt 50 ausgebildet. Ferner vereinfacht ein Bereitstellen einer USB-Schnittstelle das Schreiben von Daten auf einen USB-Speicher, und eine Datenkommunikation mit einem weiteren Computer mittels einer seriellen Verbindung.
(Bedienungsteil 55)
Das Bedienungsteil 55 ist eine Eingabe-/Ausgabeeinrichtung, über die der Benutzer verschiedene Operationen bzw. Vorgänge, wie beispielsweise eine Eingabeoperation auf der Basis eines Schirms, der auf dem Displayteil 52 angezeigt ist, ausführt. Der Bedienungsteil 55 ist mit dem Hauptkörperabschnitt 50 auf eine verdrahtete Weise oder auf eine drahtlose Weise verbunden. Alternativ ist der Bedienungsteil 55 am Hauptkörperabschnitt 50 gesichert. Typische Beispiele des Bedienungsteils 55 können verschiedene Zeigereinrichtungen umfassen, wie beispielsweise eine Maus, eine Tastatur, ein Slidepad, ein Trackpoint, eine Schreibtafel, ein Joystick, eine Konsole, ein Jog Dial, ein Digitalisierer, ein Lightpen, ein numerischers Keypad, ein Touchpad und ein Zeigerstift. Ferner wird der Bedienungsteil 55 zum bedienen bzw. betreiben der Bilderfassungsvorrichtung verwendet. Ferner wird der Bedienungsteil 55 zum Bedienen der Bilderfassungsvorrichtung selbst und externen Einrichtungen verwendet. Mit der Verwendung eines Touchscreens oder eines Touchpanels, wie beispielsweise ein Display, das einen Schnittstellenschirm anzeigt, kann der Benutzer einen Befehl für den Betrieb mittels einer direkten Berührung des Schirms mittels seiner/ihrer Hand eingeben. Alternativ kann der Benutzer einen Befehl mittels der Stimme eingeben oder kann einen existierenden Eingabeteil verwenden. Der vorhandene Eingabeteil kann zusammen mit dem Bedienungsteil 55, der oben beschrieben ist, verwendet werden. Hierin können der Displayteil 52 und der Bedienungsteil 55 integral in dem Hauptkörperabschnitt 50 umfasst sein. Alternativ können der Displayteil 52 und der Bedienungsteil 55 extern mit dem Hauptkörperabschnitt 50 auf eine verdrahtete Weise oder auf eine drahtlose Weise verbunden sein. In einem Fall, bei dem der Displayteil ein Touchpanel ist, kann ein solcher Displayteil mit dem Bedienungsteil 55 integriert sein. In den 2A bis 2D und 3A bis 3D ist der Bedienungsteil 55 beispielsweise eine Konsole, die mit dem Hauptkörperabschnitt auf eine drahtlose Weise verbunden ist.
(Verwendungszweck für Hochgeschwindigkeitsbeobachtung)
Im Folgenden wird eine Beschreibung von Details eines Bildaufnahmebetriebs für den Verwendungszweck einer Vergrößerungsbeobachtung und Details eines Bildaufnahmebetriebs für den Verwendungszweck einer Hochgeschwindigkeitsbildaufnahme gegeben, wobei jeder mittels der Bilderfassungsvorrichtung durchgeführt wird. Zunächst wird eine Beschreibung des Bildaufnahmebetriebs für den Verwendungszweck einer Hochgeschwindigkeitsbeobachtung gegeben. Wie es in den 2A bis 2D gezeigt ist, ist das Bilderfassungsmodul 16, das darin die Bilderfassungseinrichtung 12 für eine Farbbildaufnahme oder Monochrombildaufnahme umfasst, als der Kopfabschnitt 15 der Bilderfassungsvorrichtung ausgewählt, und das erste Linsenmodul 21 ist an dem vorderen Ende des Bilderfassungsmoduls 16 angebracht. Hierin ist das Bilderfassungsmodul 16 optisch mit dem ersten Linsenmodul 21 so verbunden, dass die optische Achse der Bilderfassungseinrichtung 12, die in dem Bilderfassungsmodul 16 aufgenommen ist, mit der optischen Achse des ersten Linsenmoduls 21 übereinstimmt. Ferner ist die erste Linsenbeleuchtungseinheit 66, die ein Beispiel des Beleuchtungsteils 60 ist, an dem Bilderfassungsmodul 16 oder dem ersten Linsenmodul 21 angebracht. Wie es oben beschrieben ist, ist die erste Linsenbeleuchtungseinheit 66 unabhängig von dem ersten Linsenmodul 21 vorgesehen, und ist an dem Kopfabschnitt 15 angebracht. Folglich kann ein Beleuchtungsaufbau für eine Hochgeschwindigkeitsbeobachtung einfach eingerichtet werden, im Gegensatz zur herkömmlichen Technik, bei der ein separater Beleuchtungsaufbau absolut eingerichtet wurde. Ferner wird ein Einstellbetrieb durch den Beleuchtungseinheit-Neigungswinkeleinstellteil vereinfacht. In den 2A bis 2D wird das erste Linsenmodul 21, woran die erste Linsenbeleuchtungseinheit 66 integral im Voraus gesichert wird, eingerichtet bzw. vorbereitet. Folglich kann lediglich das erste Linsenmodul 21 am Kopfabschnitt 15 angebracht werden, was zu einer Vereinfachung der Handhabung führt. Es ist überflüssig zu sagen, dass die erste Linsenbeleuchtungseinheit an das erste Linsenmodul anbringbar und/oder davon lösbar sein kann.
(Bedienungsschirm)
Mit Bezug auf die 19 und 20 wird im Folgenden eine Beschreibung eines Einstellverfahrens für eine Hochgeschwindigkeitsbeobachtung gegeben. Die 19 und 20 zeigen ein Beispiel eines Benutzerschnittstellenschirms 300 eines Bilderfassungsvorrichtungs-Betriebsprogramms zum Betreiben bzw. Bedienen der Bilderfassungsvorrichtung. Genauer gesagt zeigt 19 einen Aufzeichnungsschirm für eine Hochgeschwindigkeitsbildaufnahme, und 20 zeigt einen Vorschauschirm für eine Wiedergabe von aufgezeichneten Daten einer Bildaufnahme mit einer hohen Geschwindigkeit. In diesem Programm sind die Daten des Bilds, das mit hoher Geschwindigkeit in dem Aufzeichnungsschirm aufgenommen wird, auf dem Vorschauschirm angezeigt. Hierin wird ein Umschalten zwischen dem Aufzeichnungsschirm und dem Vorschauschirm durch Auswahl eines „Aufzeichnungsschalters" („Record” button) oder eines „Vorschauschalters" („Preview” button) durchgeführt, was ein Beispiel eines Schirmumschaltteils 302 ist, der an einer oberen linken Seite des Schirms vorgesehen ist. Im Wesentlichen bezieht sich die Hochgeschwindigkeitsbildaufnahme auf einen Betrieb von aufeinanderfolgenden Aufnahmen unbewegter Bilder. Hierin sind die unbewegten Bilder, die nacheinander angezeigt werden, als bewegtes Bild definiert. Folglich wird der Einfachheit halber die Hochgeschwindigkeitsbildaufnahme auch als Bewegungsbildaufnahme bezeichnet.
In dem Benutzerschnittstellenschirm dieses Programms führt der Benutzer eine AN/AUS-Bedienung, eine Eingabebedienung numerischer Werte, eine Befehlseingabebedienung und dergleichen an Schaltern und Eingabefeldern durch, die virtuell über dem Bedienungsteil 55 vorgesehen sind, der mit der Bilderfassungsvorrichtung, auf der das Bilderfassungsvorrichtungs-Betriebsprogramm installiert ist, oder einem Computer verbunden ist, auf dem das Bilderfassungsvorrichtungs-Betriebsprogramm installiert ist.
In dieser Spezifikation umfasst eine Bezeichnung „Drücken" eine physikalische Berührung des Schalters und Pseudodrücken mittels Klicken oder Auswahl in dem Bedienungsteil 55.
Wie es in den 19 und 20 gezeigt ist, werden in dem Bilderfassungsvorrichtungs-Betriebsprogramm ein Bilddisplaybereich 304 zum Anzeigen eines Bildes, ein Bedienungsbereich 310 zum Durchführen verschiedener Operationen bzw. Bedienungen, der an einer rechten Seite des Bilddisplaybereichs 304 vorgesehen ist, und eine Werkzeugleiste 320 zum Durchführen verschiedener Einstellungen, die an einer oberen Seite des Bilddisplaybereichs 304 vorgesehen ist, auf dem Benutzerschnittstellenschirm angezeigt. Ferner ist der Schirmumschaltteil 302 zwischen der Werkzeugleiste 320 und dem Bilddisplaybereich 304 vorgesehen. Ferner ist ein Statusbereich 306 zum Anzeigen eines gegenwärtigen Status unter dem Bilddisplaybereich 304 vorgesehen. Der Bilddisplaybereich 304 zeigt ein aufgenommenes Bild an. Hierin ist eine Relaiseinstellvorrichtung als das Objekt S angezeigt.
Hierin wird eine Beschreibung des Aufzeichnungsschirms, der in 19 gezeigt ist, gegeben. Der Bedienungsbereich 310 enthält ein Helligkeitseinstellfeld 311 (brightness setting filed) zum Einstellen einer Helligkeit, ein Bildfrequenzeinstellfeld 315 (frame rate setting field) zum Einstellen einer Bildfrequenz und eine Bedienungsschaltergruppe 316 zum Durchführen verschiedener Operationen. In dem Helligkeitseinstellfeld 311 kann der Benutzer eine Belichtungs- bzw. Verschlussgeschwindigkeit und einen Zuwachs (gain) einstellen. Die Belichtungsgeschwindigkeit (shutter speed) kann kontinuierlich mittels eines Schiebers 312 eingestellt werden und durch Drücken eines Automatikschalters 313 („Automatic") kann die berechnete Belichtungsgeschwindigkeit automatisch auf einen geeigneten Wert eingestellt werden. Ferner kann der Zuwachs als numerischer Wert in dem Numerikwert-Displayfeld 314 eingestellt werden. Mittels Drücken eines Drop-Schalters, der an der rechten Seite des Numerikwert-Diplayfelds 314 vorgesehen ist, wird ein numerischer Wert des Zuwachses, der im Voraus eingestellt wurde, als Drop-Down-Menu angezeigt. Ferner kann die Bildfrequenz auch als numerischer Wert in einem Numerikwert-Displayfeld 315a des Bidlfrequenz-Einstellfelds 315 eingestellt werden. Mittels Drücken eines Spin-Schalters, der an der rechten Seite des Numerikwert-Displayfelds 315 vorgesehen ist, kann der numerische Wert der Bildfrequenz erhöht/verringert werden.
Die Bedienungsschaltergruppe 316 enthält einen Stroboskopschalter 316A („Stroboscope") zum periodischen Ausstrahlen des Lichts zum Objekt und Aufnehmen eines Bildes synchron mit dieser Lichtausstrahlung, ein Zeitlupenbildaufnahme-Schalter 316B („Slow-motion image capture") zum Aufnehmen eines Bildes in Zeitlupe, einen Pauseschalter 316C („Pause") zum Anhalten eines Bildaufnahmebetriebs, ein Unbewegt-Bildaufnahmeschalter 316D („Still-image capture") zum Aufnehmen eines unbewegten Bildes, einen Aufzeichnungs-Einrichtungsschalter 317 („Recording preparation") zum Vorbereiten bzw. Einrichten eines Aufzeichnungsbetriebs und einen Aufzeichnungsschalter 318 („Recording") zum Starten/Anhalten des Aufzeichnungsbetriebs.
Der Statusbereich 306 zeigt eine aufnehmbare Zeit für Bilder und eine verbleibende Zeit an. In diesem Statusbereich 306 zeigt ein Zeitmaß 306A ein Verhältnis zwischen einer Zeitvorgabe einer Einstellung eines Triggers und eine Bildaufnahmezeit an. In dem Beispiel, das in 19 gezeigt ist, ist der Trigger auf ein Zentrum des Maßes eingestellt. Wenn ein Trigger während einer Periode, bei der Bilder nacheinander in einem Pre-Trigger aufgenommen werden, eingegeben wird, wird ein solcher Bildaufnahmebetrieb so fortgeführt, dass die Zeitvorgabe des Triggers in der Mitte eingestellt ist. Anschließend wird der Bildaufnahmbetrieb vollständig automatisch durchgeführt. Der Trigger, der oben beschrieben ist, kann an einem Starttrigger, der ein Timing bzw. eine Zeitvorgabe des Beginnens eines Bildaufnahmebetriebs kennzeichnet, und einem Endtrigger, der ein Timing bzw. eine Zeitvorgabe des Abschließens des Bildaufnahmebetriebs kennzeichnet, einem manuellen Trigger zum manuellen Kennzeichnen des Timings des Startens des Bildaufnahmebetriebs und des Timings zum Abschließen des Bildaufnahmebetriebs, und dergleichen eingestellt werden.
Die Werkzeugleiste 320 enthält einen Bildaufnahmebetrieb-Einstellschalter 320A zum Wesentlichen Einstellen von Bedingungen zur Aufnahme eines unbewegten Bildes, einen Aufzeichnungsbetriebseinstellschalter 320B zum im Wesentlichen Einstellen von Bedingungen zum Aufzeichnen eines Bewegungsbildes, einen Messschalter 320C zum Messen verschiedener Einstellwerte, wie beispielsweise eines Bereichs bzw. einer Fläche und eines Abstands eines aufgenommenen Bildes, einen Linsenschalter 320D zum Bestimmen eines Linsenmoduls 20, das zum Aufnehmen eines Bildes zu verwenden ist, einen Druckenschalter 320E zum Drucken eines Bildes, einen Kommentierungseingabeschalter 320F zum Hinzufügen einer optionalen Kommentierung eines Benutzers zu einem Bild, einen Displayschalter 320G zum Anzeigen eines Bildes, einen Kamera/Bildschalter 320H zum Durchführen einer Einstellung für die Bilderfassungseinrichtung 12 und einer Einstellung für ein aufzunehmendes Bild, einen Albumschalter 320I zum Heraussuchen von aufgenommenen Bildern und anschließendem Erlauben des Benutzers die Bilder anzusehen, einem Initialmenuschalter 320J zum Einstellen eines initialen Menus, das zur Zeit des Einschaltens des Bilderfassungsvorrichtungs-Betriebsprogramms anzuzeigen ist, und einen Energiequellenschalter 320K zum Ein/Ausschalten der Bilderfassungsvorrichtung.
Die verschiedenen Einstellungen werden auf dem Aufzeichnungsschirm, der oben beschrieben ist, durchgeführt, und anschließend werden die Bilder mit einer hohen Geschwindigkeit aufgenommen. Die Daten des aufgenommenen Bildes werden auf dem Vorschauschild angezeigt. Mit Bezug auf die 20 wird im Folgenden eine Beschreibung des Vorschauschirms gegeben. Der Schirm der in 20 gezeigt ist, ist beinahe dem, der in 19 gezeigt ist, hinsichtlich des grundsätzlichen Layouts gleich. D. h. der Vorschauschirm enthält auch einen Bildanzeigebereich 304, einen Bedienungsbereich 310, eine Werkzeugleiste 320, einen Schirmumschaltteil 302 und einen Statusbereich 306. Schalter in der Werkzeugleiste 320 sind gleich denen, die in 19 gezeigt sind.
Der Statusbereich 306 enthält ein Zeitmaß 306B, das die Daten kennzeichnet, von Daten von Bildern, die mit einer hohen Geschwindigkeit aufgenommen sind, deren Bildzahl (Frame-Zahl) auf dem Displaybereich gegenwärtig angezeigt ist. Auf der rechten Seite der Zeitlinie sind die Gesamtanzahl von Frames, eine Frame-Zahl bzw. Frame-Nummer eines angezeigten Frames und einer verstrichenen Zeit angezeigt.
In dem Bedienungsbereich 310 des Vorschauschirms umfasst eine Bedingungsschaltergruppe 330 einen Wiedergabe/Pausenschalter 331 (playback/pause button) zum Abspielen eines aufgezeichneten Bewegungsbildes, einen Rückspulschalter 332 (rewind button) und einen Vorlaufschalter 333 (forward button). An einer oberen Seite der Bedienungsschaltergruppe 330 ist ein Bedienungszustandsdisplayfeld 335 zum Anzeigen eines gegenwärtigen Bedienungszustands vorgesehen ("X10 Rewinding" in dem Beispiel, das in 20 gezeigt ist). An einer unteren Seite der Bedienungsschaltergruppe 330 ist ein Bildfrequenzdisplayfeld 336 zum Anzeigen einer Bildfrequenz zur Zeit eines Bildaufnahmebetriebs "Recording: 4000 fps", eine Bildfrequenz zur Zeit eines Bildanzeigebetriebs "Playback: 150 fps" oder dergleichen vorgesehen. Wie es oben beschrieben ist, kann die Bildfrequenz zur Zeit des Bildanzeigebetriebs von der Bildfrequenz zur Zeit des Bildaufnahmebetriebs unterschieden werden. Ferner ist eine "Loop playback" Checkbox 337 an einer unteren Seite des Bildfrequenzdisplayfelds 336 vorgesehen. Wenn der Benutzer diese Checkbox markiert, werden die aufgenommenen Bilder wiederholend wiedergegeben. An einer unteren Seite der "Loop playback" Checkbox 337 ist ein Wiedergabebereich-Einstellfeld 338 (Playback range setting field) zum Beschränken des Wiedergabebereichs vorgesehen. Hierin ist ein Startpunkt und ein Endpunkt des Wiedergabebetriebs mittels der Zahl von Frames gekennzeichnet. Ferner sind ein Aufnahmeschalter für ein unbewegtes Bild 316D (still-image capturing button) und ein Datenspeicherschalter 339 (data savin button) zum Speichern von Daten an einer unteren Seite des Wiedergabebereichs-Einstellfelds 338 vorgesehen.
In diesem Beispiel werden die Daten der Bilder, die mit einer hohen Geschwindigkeit aufgenommen werden, und in dem Aufzeichnungsschirm aufgezeichnet werden, vorübergehend aufbewahrt. Der Benutzer betrachtet die Bilder auf dem Vorschauschirm und bestimmt anschließend ob die Daten gespeichert werden. Wenn die Daten nicht gespeichert werden, können Daten von Bildern, die mit hoher Geschwindigkeit aufzunehmen sind, in dem Aufzeichnungsschirm abermals erfasst werden. Mittels drücken des Datenspeicherschalters 339 wird ein Dialog zum Speichern der Daten der Bilder angezeigt, die mit einer hohen Geschwindigkeit aufgenommen sind, und der Benutzer kann die Daten in einem vorbestimmten Ordner, der einen Namen hat, speichern.
Es ist überflüssig zu sagen, dass Layout, Gestalt, Displayverfahren, Größe, Farbe, Design und dergleichen der verschiedenen Eingabefelder und Schalter in diesen Schirmen geeignet veränderbar sind. Mittels des Veränderns des Designs kann der Schirm hinsichtlich der Betrachtbarkeit verbessert werden. Und alternativ können eine Beurteilung oder Bestimmung vereinfacht werden, oder kann das Layout, das einfach von dem Benutzer bedient werden kann, gestaltet werden. Ferner können benötigte Einstellungen auf eine solche Weise vorgesehen sein, dass ein Benutzer verschiedene Items in einem Wizardformat eingibt, um Fragen zu beantworten. In der vorgenannten Beschreibung sind der Displaybereich, der Bedienungsbereich 310 und die Werkzeugleiste 320 auf dem einzigen Schirm angezeigt. Allerdings ist es überflüssig zu sagen, dass jeder dieser Bereiche entsprechend als getrenntes Fenster angezeigt werden können.
(Verwendungszweck für eine Vergrößerungsbeobachtung)
Mit Bezug auf die 21 und 22 wird im Folgenden eine Beschreibung des Beispiels gegeben, bei dem die Bilderfassungsvorrichtung für den Verwendungszweck einer Vergrößerungsbeobachtung verwendet wird. Im Folgenden wird eine detaillierte Beschreibung der Elemente, die gleich den Elementen sind, die mit Bezug auf 1 und dergleichen beschrieben wurden, nicht gegeben. Wie es in 21 gezeigt ist, ist der Hauptkörperabschnitt 50, der einen Displayteil 52 zum Anzeigen eines Bilds aufweist, das mittels der Bilderfassungseinrichtung 12 aufgenommen ist, in der Bilderfassungsvorrichtung 100 vorgesehen. In der Bilderfassungsvorrichtung 100, die in 22 gezeigt ist, ist ferner ein Probenhalteteil (eine Plattform 230) zum Halten des Objekts vorgesehen, die Bilderfassungseinrichtung 12 (der CMOS Bildsensor) ist zum elektrischen Lesen von Licht vorgesehen, das von dem Objekt S reflektiert wird oder das dadurch übertragen wird, das von dem Probehalteteil gehalten wird, auf das das optische System 11 Licht ausstrahlt, und ein Brennpunkteinstellteil (ein Plattformlift 220) ist zum Ändern des relativen Abstands in einer Richtung der optischen Achse zwischen dem Probenhalteteil und dem optischen System 11 vorgesehen, um einen Brennpunkt einzustellen. Wie es in 22 gezeigt ist, enthält der Hauptkörperabschnitt 50 ferner einen Brennweiteninformationsspeicherteil (der Speicherteil 53), der Brennweiteninformationen betreffend einen relativen Abstand in der Richtung der optischen Achse zwischen dem Probenhalteteil und dem optischen System 11 zu einer Zeit speichert, wenn der Brennpunkteinstellteil den Brennpunkt einstellt, zusammen mit zweidimensionalen Positionsinformationen des Objekts S in einer Ebene beinahe senkrecht zur optischen Richtung, einen Bereicheinstellteil (den Bedienungsteil 55, eine Zeigereinrichtung 55A), das wenigstens eine der Bereiche des Bilds einstellen bzw. festlegen kann, das durch den Displayteil 52 angezeigt wird, und ein Berechnungsteil, das eine durchschnittliche Höhe des Objekts S in der Richtung der optischen Achse entsprechend dem Bereich berechnet, der mittels des Bereichseinstellteils auf der Basis der Brennweiteninformationen eingestellt wird, die eine Gesamtheit oder ein Teil des Objekts S entsprechend dem Bereich betreffen, der mittels des Bereichseinstellteils eingestellt wird, und in dem Brennweiten-Informationsspeicherteil gespeichert werden. Die Bilderfassungsvorrichtung 100 ermöglicht der Bilderfassungseinrichtung 12, die das Licht, das von dem Objekt S reflektiert oder dadurch übertragen wird, das von dem Probenhalteteil gehalten wird, auf das das optische System Licht ausstrahlt, elektrisch liest, um die durchschnittliche Höhe (Tiefe) des Objekts S in der Richtung der optischen Achse entsprechend dem gekennzeichneten Bereich zu berechnen.
Wie es in 22 gezeigt ist, ist in dem Bilderfassungsteil 10 die Plattform 230 als ein Beispiel des Probenhalteteils vorgesehen, auf dem das Objekt S angeordnet ist, wobei der Plattformlift 220 die Plattform 230 bewegt, ist der CMOS-Bildsensor als ein Beispiel der Bilderfassungseinrichtung 12 zum elektrischen Lesen des Lichts vorgesehen, das von dem Objekt S reflektiert wird oder dadurch übertragen wird, das von der Plattform 230 gehalten wird, durch das optische System, für jedes der Pixel, die in einer zweidimensionalen Form angeordnet sind, und betreibt und steuert der Bilderfassungssteuerteil 13 den CMOS-Bildsensor. Ferner ist der Bildaufnahmeteil 10 mit dem Hauptkörperabschnitt 50 verbunden. In dem Hauptkörperabschnitt 50 ist der Speicherteil 53 als ein Beispiel des Bilddatenspeicherteils zum Speichern der Bilddaten vorgesehen, die von der Bilderfassungseinrichtung 12 elektrisch gelesen werden, wobei der Displayteil 52, wie beispielsweise ein Display oder ein Monitor, das Bild basierend auf Bilddaten anzeigt, die elektrisch von der Bilderfassungseinrichtung 12 gelesen werden, der Bedienungsteil 55 verschiedene Bedienungen bzw. Operationen, wie beispielsweise eine Eingabebedienung auf der Basis des Schirms, der auf dem Displayteil 52 angezeigt wird, akzeptiert, und das Steuerteil 51 verschiedene Arbeitsabläufe, wie beispielsweise eine Bildverarbeitung auf der Basis der Informationen durchführt, die durch das Bedienungsteil 55 eingegeben werden. Das Display, das den Displayteil 52 ausbildet, ist ein Monitor, der im Stande ist, ein Bild mit einer hohen Auflösung anzuzeigen. Beispiele des Displayteils 52, das hierin zu verwenden ist, kann ein CRT, ein Flüssigkristallfeld und dergleichen umfassen.
Wie es in 21 gezeigt ist, weist eine Kamera 10a das optische System und die Bilderfassungseinrichtung 12 auf, und ist an einem Kameraanbringteil 243 angebracht, das an einer Strebe 242 gesichert ist, die sich von einem Standtisch 241 in einer vertikalen Richtung erstreckt. Der Standtisch 241 ist mit dem Plattformlift 220 vorgesehen, auf dem die Plattform 230, auf der das Objekt S angeordnet ist, angebracht ist. Sowohl die Kamera 10a als auch der Plattformlift 220 wird gesteuert, während diese mit dem Hauptkörperabschnitt 50 verbunden sind. Der Hauptkörperabschnitt 50 enthält einen Displayteil 52 und den Bedienungsteil 55, wie beispielsweise eine Maus. Der Displayteil 52 zeigt ein Beobachtungsbild an.
Ferner ist der Hauptkörperabschnitt 50 mit einem Computer PC verbindbar. Der Hauptkörperabschnitt 50 kann mittels des Computer PCs auf eine solche Weise betrieben werden, dass ein Bedienprogramm für eine Vergrößerungsbeobachtung auf dem Computer PC installiert ist. In dieser Spezifikation deckt das Bedienprogramm zur Vergrößerungsbeobachtung, das zum Bedienen des Hauptkörperabschnitt 50 über den Computer verwendet wird, ein Bedienprogramm, das auf einen Computer für allgemeine Zwecke oder einen speziellen Zweck zu installieren ist, der extern mit dem Hauptkörperabschnitt 50 verbunden ist, und ein Bedienprogramm ab, das in einer Steuereinheit in dem Hauptkörperabschnitt 50 umfasst ist. Der Hauptkörperabschnitt 50 umfasst darin eine Betriebsfunktion oder ein Bedienprogramm zum Bedienen der Bilderfassungsvorrichtung im Voraus. Dieses Bedienprogramm kann zum Hauptkörperabschnitt 50 aktualisiert bzw upgedated oder installiert sein, in einem Format einer widerbeschreibbaren Software, wie beispielsweise einer Firmware. In dieser Spezifikation deckt folglich der Computer, der das Bedienprogramm für eine Vergrößerungsbeobachtung ausführt, die Bilderfassungsvorrichtung selbst ab.
22 ist ein Blockdiagramm, das die Bilderfassungsvorrichtung 100 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Der Hauptkörperabschnitt 50 enthält den Displayteil 52, den Speicherteil 53, der ein Steuerprogramm, Brennweiteninformationen, Lichterfassungsdaten, zweidimensionale Informationen und dergleichen speichert, den Schnittstellenteil 54 zum Einrichten von Datenkommunikation zwischen dem Hauptkörperabschnitt 50 und der Kamera 10a oder dem Plattformlift 220, und den Bedienungsteil 55, der dem Benutzer erlaubt, die Bilderfassungsvorrichtung zu bedienen. Der Plattformlift 220 enthält beispielsweise einen Schrittmotor 221 und einen Motorsteuerschaltkreis 222, der eine vertikale Bewegung des Schrittmotors 221 steuert. Der Bilderfassungsteil 210 enthält die Lichterfassungseinrichtung, beispielsweise einen CMOS-Bildsensor, der als eine Bilderfassungseinrichtung 12 dient, den Bilderfassungssteuerteil 13 zum Betreiben und Steuern des CMOS-Bildsensors, und das optische System 11 zum Ausbilden eines Bildes auf dem CMOS-Bildsensor aus Licht, das von dem Beleuchtungsteil 60 ausgestrahlt wird, und anschließend von dem Objekt S reflektiert oder dadurch übertragen wird, das auf der Plattform 230 angeordnet ist.
Der Bilderfassungsteil 10 kann ferner den Pixelverschiebungsteil 14 zum Erhalten einer hohen Auflösung, welche die Auflösung des CMOS-Bildsensors übersteigt, mittels Pixelverschiebung enthalten. In 22 verschiebt ein Optikweg-Verschiebungsteil 14A einen optischen Weg des Lichts optisch, das von dem Objekt S reflektiert oder dadurch übertragen wird, das auf der Plattform 230 angeordnet ist, und trifft anschließend auf den CMOS-Bildsensor über das optische System 11, in wenigstens eine Richtung mit einem kleineren Abstand als ein Abstand eines Pixels in den CMOS-Bildsensor in dieser Richtung. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Mechanismus oder ein Verfahren zum Realisieren der Pixelverschiebung nicht auf den oben beschriebenen Aufbau beschränkt. Beispielsweise kann ein existierendes Verfahren oder ein Verfahren, das in der Zukunft entwickelt wird, geeignet verwendet werden.
Der Hauptkörperabschnitt 50 gibt zum Motorsteuerschaltkreis 122 Steuerdaten zur Steuerung des Schrittmotors 221 ein, um den relativen Abstand in der Richtung der optischen Achse zwischen der Plattform 230, die als Probenhalteteil dient, und der Kamera 10a zu verändern, die das optische System 11 und den CMOS-Bildsensor aufweist, der als die Bilderfassungseinrichtung 12 dient, d. h. eine Höhe in einer "z"-Richtung in dieser Ausführungsform. Genauer gesagt gibt der Hauptkörperabschnitt 50 zum Motorsteuerschaltkreis 222 die Steuerdaten ein, die für eine Steuerung des Plattformlifts 220 benötigt werden, um die Drehung des Schrittmotors 221 zu steuern und ändert die Höhe z der Plattform 230 (die Position in der "z"-Richtung). Der Schrittmotor 221 erzeugt ein Drehsignal gemäß der Drehung. Der Hauptkörperabschnitt 50 speichert die Höhe z der Plattform 230 als Information über den relativen Abstand in der Richtung der optischen Achse zwischen dem Probenhalteteil und dem optischen System 11, auf der Basis des Drehsignal, das von dem Motorsteuerschaltkreis 222 empfangen wird. Diese Plattform fungiert als ein Beobachtungspositions-Bestimmungsteil zum Bestimmen einer Beobachtungsposition des Objekts S. In dieser Ausführungsform wird, als ein Beispiel, mittels der Veränderung der Höhe der Plattform 230 der relative Abstand in der Richtung der optischen Achse zwischen dem Probenhalteteil und dem optischen System verändert. Hierin kann alternativ die Höhe des optischen Systems 11, beispielsweise die Höhe der Kamera 10a, wobei die Plattform 230 gesichert ist, verändert werden. Die Plattform kann an dem Hauptkörperabschnitt 50 vorgesehen sein.
Alternativ kann die Plattform an dem Bilderfassungsmodul 16 vorgesehen sein, das unabhängig vom Hauptkörperabschnitt vorgesehen ist, oder das Bilderfassungsteil, das keine Plattform aufweist, kann an dem Bilderfassungsmodul 16 vorgesehen sein. Der Bilderfassungsteil, der keine Plattform aufweist, kann an dem Anbringgestell angebracht sein, oder kann durch den Benutzer mit der Hand gehalten werden. Das Bilderfassungsmodul 16, das oben beschrieben ist, ist mit dem Hauptkörperabschnitt 50 über den Kabelabschnitt 24 verbunden.
Der CMOS-Bildsensor kann elektrisch eine empfangene Lichtmenge für jedes der Pixel lesen, die in einer zweidimensionalen Form (in einer "x"-Richtung und einer "y"-Richtung) angeordnet sind. Das Bild des Objekts S, das auf dem CMOS-Bildsensor ausgebildet ist, wird in ein elektrisches Signal gemäß der empfangenen Lichtmenge von den entsprechenden Pixeln in dem CMOS-Bildsensor umgewandelt. Anschließend wird das elektrische Signal in digitale Daten mittels des Bilderfassungssteuerteils 13 umgewandelt. Der Hauptkörperabschnitt 50 erlaubt dem Speicherteil 53 die Digitaldaten zu speichern, die von dem Bilderfassungssteuerteil 13 als Lichterfassungsdaten D umgewandelt sind, zusätzlich zu Anordnungsinformationen (x, y) des Pixels als zweidimensionale Positionsinformationen des Objekts in einer Ebene (die "x, y"-Richtung in 22), die beinahe senkrecht zur Richtung der optischen Achse (die "z"-Richtung in 22) ist. Hierin ist die Ebene, die beinahe senkrecht auf der Richtung der optischen Achse steht, nicht notwendigerweise eine Ebene, die streng einen Winkel von 90° relativ zur Richtung der optischen Achse ausbildet. Vorzugsweise ist die Ebene eine Beobachtungsoberfläche innerhalb eines Neigungsbereichs bis zu einem Grad, bei dem die Gestalt des Objekts bei einer Auflösung des optischen Systems oder einer Bilderfassungseinrichtung 12 wahrgenommen werden kann.
In der vorgenannten Ausführungsform ist ferner das Beispiel, dass das Objekt auf der Plattform angeordnet ist, als ein Beispiel des Probenhalteteils beschrieben. Beispielsweise kann das Objekt an einem oberen Ende eines Arms gesichert sein, der an Stelle der Plattform vorgesehen ist. Ferner wird die Kamera 10a verwendet, während diese an dem Kameraanbringteil 243 angebracht ist. Ferner kann die Kamera 10a an einer gewünschten Position und einem gewünschten Winkel mittels eines entfernbaren handgehaltenen Verfahrens angeordnet sein.
Der Beleuchtungsteil 60 der in 21 gezeigt ist, enthält die epi-Beleuchtungsquelle 60A zum Ausstrahlen von epi-Beleuchtungslicht zum Objekt S, und die Übertragungsbeleuchtungsquelle 60B zum Ausstrahlen von Übertragungslicht auf das Objekt S. Die epi-Beleuchtungsquelle 60A ist mit dem Hauptkörperabschnitt 15 über ein Beleuchtungslichtzuführkabel 61 verbunden. Der Hauptkörperabschnitt 50 enthält einen Verbinder zum Verbinden des Beleuchtungslichtzuführkabels 61. Ferner umfasst der Hauptkörperabschnitt 50 darin die Beleuchtungslichtquelle 64 (nicht gezeigt in 21) zum Senden von Licht zum Beleuchtungslichtzuführkabel 61 über den Verbinder.
Wie es oben beschrieben ist, ist die Hochgeschwindigkeitsaufnahmefunktion einer herkömmlichen Bilderfassungsvorrichtung hinzugefügt, um die allgemeine Vielseitigkeit der Bilderfassungsvorrichtung zu verbessern.
Beispielsweise kann die Bilderfassungsvorrichtung auch zur Diagnose einer Ursache einer Fehlfunktion und dergleichen verwendet werden. Folglicht wird der Nutzen der Bilderfassungsvorrichtung verbessert. Ferner kann die Bilderfassungsvorrichtung ohne Einrichten einer Hochgeschwindigkeitsbildaufnahmekamera oder einer Beleuchtungsquelle verwendet werden, die herkömmlich eingerichtet wurde. Folglich kann ein Hochgeschwindigkeitsbildaufnahmebetrieb mit geringen Kosten realisiert werden. Zusätzlich kann eine Verwaltung und Wartung der Bilderfassungsvorrichtung ferner einfach durchgeführt werden. Als ein Resultat erlaubt die vorliegende Erfindung eine Realisierung einer Bilderfassungsvorrichtung mit geringen Kosten mit höherer Effizienz.
Die Bilderfassungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann geeignet als Digitalmikroskop oder als Digitalkamera einer Reflektionsart, einer Übertragungsart oder dergleichen verwendet werden. Die Bilderfassungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann auch geeignet als Hochgeschwindigkeitsbilderfassungsvorrichtung, wie beispielsweise eine Hochgeschwindigkeitskamera oder eine Hochgeschwindigkeitsvideokamera, verwendet werden, die nacheinander Bilder eines Hochgeschwindigkeitsereignisses aufnimmt, wie beispielsweise eine Diagnose einer Ursache einer Fehlfunktion einer FA-Linie, einen Materialdefekt, beispielsweise eine Beobachtung eines Zustands, bei dem Material in einem Zugversuch gebrochen wird, eine Hochgeschwindigkeitsverbrennung einer Verbrennungsmaschine, ein Bewegungsverhalten im Sport, eine Kollision oder eine elektrischen Entladung.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 2006-030969 A [0002]
- JP 58-111580 A [0054]
- JP 01-123580 A [0054]

Claims

Bilderfassungsvorrichtung zum Aufnehmen eines Bildes eines Beobachtungsziels, umfassend: einen Kopfabschnitt, der aufgebaut ist, um ein Bilderfassungsmodul, das darin einen Bilderfassungsteil zum Aufnehmen eines Bildes umfasst, ein Linsenmodul, das mit dem Bilderfassungsmodul verbunden ist und darin eine optische Linse umfasst, die optisch mit dem Bilderfassungsteil gekoppelt ist, und einen Beleuchtungsteil enthält, der ein Beobachtungsziel eines Bildes beleuchtet, das auf dem Bilderfassungsteil durch das Linsenmodul ausgebildet wird; einen Hauptkörperabschnitt, der aufgebaut ist, um eine Beleuchtungslichtquelle, die Beleuchtungslicht zum Beleuchtungsteil zuführt, einen Bilderfassungssteuerteil, der ein Bilderfassungssteuersignal zum Steuern des Bilderfassungsteils erzeugt und anschließend das Bilderfassungssteuersignal zum Bilderfassungsteil überträgt, und einen Bildverarbeitungsteil zu enthalten, der eine Bildverarbeitung auf einem vergrößerten Bild durchführt, das von dem Bilderfassungsteil aufgenommen wird; und einen Kabelabschnitt, der aufgebaut ist, um ein Beleuchtungslichtzuführkabel, das zwischen der Beleuchtungslichtquelle in dem Hauptkörperabschnitt und dem Beleuchtungsteil in dem Kopfabschnitt verbindet und das Beleuchtungslicht von der Beleuchtungslichtquelle einem Beobachtungszielbereich durch das Linsenmodul zuführt, und ein Signalübertragungskabel zu enthalten, welches das Bilderfassungssteuersignal von dem Bilderfassungssteuerteil in dem Hauptkörperabschnitt zum Bilderfassungsteil in dem Kopfabschnitt überträgt und ferner ein Bildsignal von dem Bilderfassungsteil zum Bildverarbeitungsteil in dem Hauptkörperabschnitt überträgt, wobei der Kabelabschnitt aufgebaut ist, um zwischen dem Hauptkörperabschnitt und dem Kopfabschnitt zu verbinden, bei der das Linsenmodul entweder ein erstes Linsenmodul, das darin eine optische Linse für eine Hochgeschwindigkeitsbeobachtung umfasst, oder ein zweites Linsenmodul ist, das darin eine optische Linse für eine Vergrößerungsbeobachtung umfasst, das selektiv am Kopfabschnitt angebracht ist, und in einem Fall, bei dem das erste Linsenmodul am Kopfabschnitt angebracht ist, der Beleuchtungsteil eine erste Linsenbeleuchtungseinheit ist, die einen Arbeitsabstand von Beleuchtungslicht zum Beleuchten eines Bereichs, von dem ein Bild durch das erste Linsemodul aufgenommen wird, einstellt, wobei die erste Linsenbeleuchtungseinheit am Kopfabschnitt angebracht ist.
Bilderfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der in einem Fall, bei dem das zweite Linsenmodul am Kopfabschnitt angebracht ist, der Beleuchtungsteil ein optischer Beleuchtungsweg ist, der einen Bereich beleuchtet, von dem ein Bild von dem zweiten Linsenmodul aufgenommen wird, wobei der optische Beleuchtungsweg in dem zweiten Linsenmodul umfasst ist.
Bilderfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der in einem Fall, bei dem das zweite Linsenmodul an dem Kopfabschnitt angebracht ist, der Beleuchtungsteil ein Koaxial-epi-Beleuchtungsadapter ist, der Beleuchtungslicht ausstrahlt, das im Wesentlichen koaxial mit der optischen Linse des zweiten Linsenmoduls ist, wobei der Koaxial-epi-Beleuchtungsadapter an dem Kopfabschnitt angebracht ist.
Bilderfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welcher der Kopfabschnitt wenigstens einen Teil eines äußeren Umfangs aufweist, der in einer säulenförmigen Gestalt ausgebildet ist, und die erste Linsenbeleuchtungseinheit an dem Kopfabschnitt so angebracht ist, dass diese sich frei auf dem säulenförmigen äußeren Umfang des Kopfabschnitts dreht.
Bilderfassungsvorrichtung nach Anspruch 4, bei welcher der Kopfabschnitt ferner einen Beleuchtungseinheits-Neigungswinkeleinstellteil aufweist, der einen Neigungswinkel relativ zur angebrachten ersten Linsenbeleuchtungseinheit einstellt.
Bilderfassungsvorrichtung nach Anspruch 5, bei welcher der Beleuchtungseinheits-Neigungswinkeleinstellteil ein Schneckenritzel, das an einer Seite des Kopfabschnitts gesichert ist, und ein Schneckenrad aufweist, das an einer Seite der ersten Linsenbeleuchtungseinheit gesichert ist.
Bilderfassungsvorrichtung nach Anspruch 6, bei der die erste Linsenbeleuchtungseinheit ein Punktlicht als das Beleuchtungslicht ausbildet.
Bilderfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der die Beleuchtungslichtquelle an dem Hauptkörperabschnitt angebracht ist, und der Hauptkörperabschnitt ferner einen Lichtquellenbestimmungsteil enthält, der eine Art der angebrachten Beleuchtungslichtquelle bestimmt.
Bilderfassungsvorrichtung nach Anspruch 8, bei der die Beleuchtungslichtquelle entweder eine erste Lichtquelle oder eine zweite Lichtquelle ist, die eine geringere Beleuchtungsstärke als die erste Lichtquelle und eine höhere Farbwiedergabe als die erste Lichtquelle aufweist, die selektiv an dem Hauptkörperabschnitt angebracht ist.
Bilderfassungsvorrichtung nach Anspruch 9, bei der sowohl die erste Lichtquelle als auch die zweite Lichtquelle eine Metalldampflampe ist, und die zweite Lichtquelle hinsichtlich einer Farbkomponente von rotem Licht stärker als die erste Lichtquelle ist.
Bildausbildungsvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, bei der die erste Lichtquelle entweder eine Metalldampflampe, eine Quecksilberlampe oder eine Xenonlampe ist, und die zweite Lichtquelle entweder eine Metalldampflampe, eine Halogenlampe oder eine LED-Beleuchtungsquelle ist.
Bilderfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei der in einem Hauptkörperabschnitt wenigstens entweder die Beleuchtungslichtquelle, der Bilderfassungssteuerteil oder der Bildverarbeitungsteil auf einer Einheitsbasis unterteilt ist.
Bilderfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, ferner umfassend einen Optikkopplungs-Korrekturteil, der einen Einfallswinkel des Lichts korrigiert, der von der Beleuchtungslichtquelle ausgestrahlt wird, und anschließend an einer Endfläche des Beleuchtungslichtzuführkabels so empfangen wird, dass eine Fortbewegungsrichtung des Beleuchtungslichts von der Beleuchtungslichtquelle im Wesentlichen mit einer Richtung der optischen Achse des Beleuchtungslicht-Zuführkabels in einer optischen Kopplungsfläche zwischen der Beleuchtungslichtquelle und dem Beleuchtungslichtzuführkabel übereinstimmt.
Bilderfassungsvorrichtung nach Anspruch 13, bei welcher der Optikkopplungs-Korrekturteil eine plankonvexe Linse ist, und die plankonvexe Linse so angeordnet ist, dass ein Lichtfluss, der von der Beleuchtungslichtquelle ausgestrahlt wird, teilweise durch einen Vorderseiten-Brennpunkt der plankonvexen Linse tritt.
Bilderfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, bei der das Signalübertragungskabel und der Kopfabschnitt integral miteinander verbunden sind.
Bilderfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, bei der das Beleuchtungslichtzuführkabel eine Vielzahl von Lichtleitern ist.
Bilderfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2, bei welcher der optische Beleuchtungsweg, der in dem zweiten Linsenmodul umfasst ist, eine ringförmige Beleuchtungsquelle ist.
Bilderfassungsvorrichtung nach Anspruch 17, bei der, in einem Fall, bei dem das zweite Linsenmodul an dem Kopfabschnitt angebracht ist, das Beleuchtungslichtzuführkabel mit einem Verbindungsanschluss des Kopfabschnitts verbunden ist und anschließend mit dem optischen Beleuchtungsweg, der in dem zweiten Linsenmodul ausgebildet ist, durch den Kopfabschnitt verbunden ist.
Bilderfassungsvorrichtung nach Anspruch 17, bei der in einem Fall, bei dem das erste Linsenmodul an dem Kopfabschnitt angebracht ist, das Beleuchtungslicht-Zuführkabel mit einem Verbindungsanschluss des zweiten Linsenmoduls verbunden ist.
Bilderfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, bei der das Beleuchtungslicht-Zuführkabel direkt mit dem Linsenmodul in dem Kopfabschnitt verbunden ist.