摄像系统和摄像方法技术方案

提供一种摄像系统和摄像方法。使用非扫描型的摄像系统实现短时间的摄像，并应对对象物的表面高度的变化而抑制图像失焦。摄像系统(1)具有：图像形成装置(20)，通过光学系统(30)的焦距可变透镜(45)变更焦距来获取对象物(O)的图像信息，形成对象物(O)的全聚焦图像；传感器装置(21)，检测对象物(O)的表面高度在聚焦方向(L)上的变动；位置调整装置(22)，根据传感器装置(21)检测出的对象物(O)的表面高度的变动调整对象物(O)在聚焦方向(L)上的位置。位置调整装置(22)调整对象物(O)在聚焦方向(L)上的位置使得对象物(O)的表面高度接近焦距可变透镜(45)的焦距的可变更范围(S)的中央。

【技术实现步骤摘要】
摄像系统和摄像方法关联申请的相互参照本申请基于2016年4月1日申请的日本专利申请号2016-74566，在此引用其记载内容。
本专利技术涉及一种摄像系统和摄像方法。
技术介绍
在显微镜、图像测定装置、检查装置、激光加工装置等的摄像系统中，一直以来使用如下的扫描型的摄像系统：一边使光学系统沿Z轴方向(聚焦方向)扫描一边获取多张图像，将对焦得到的局部图像进行合成，来形成在整个视场中对焦的图像(全聚焦图像)。但是，在该扫描型的摄像系统中，在使光学系统沿Z轴方向扫描而获取到需要张数的图像之前，无法使光学系统沿X-Y方向(与Z轴方向正交的方向)移动。因此，存在摄像对象物整体的拍摄花费时间的情况。因此，近年来提出了如下一种非扫描型的摄像系统(参照专利文献1)：将能够变更焦距的焦距可变透镜搭载于光学系统，一边变更相对于对象物的焦距一边获取图像信息，并形成全聚焦图像。在该非扫描型的摄像系统中，不需要如扫描型的摄像系统那样使光学系统沿Z轴方向机械地移动，就能够瞬间获得改变了焦距的图像，因此能够一边获取一个视场的全聚焦图像一边使摄像范围沿X-Y方向移动，因此能够在短时间内进行对象物整体的摄像。专利文献1：日本特开2015-104136号
技术实现思路
专利技术要解决的问题然而，在上述的非扫描型的摄像系统中，由于观察倍率、系统尺寸等而焦距可变透镜的焦距的可变更范围(扩展焦深)有限制。因此，当在对象物的表面存在较大的波纹度、高度差等时，若是焦距可变透镜的焦距的可变更范围则无法充分地应对，有可能发生图像的局部失焦。本申请是鉴于所述的点而完成的，其目的之一在于使用非扫描型的摄像系统来实现短时间的摄像，并应对对象物的表面的波纹度、高度差而抑制图像失焦。用于解决问题的方案本专利技术人潜心研究的结果，发现了以下情况并完成了本专利技术：能够通过检测对象物的表面高度的变动，并根据该检测来调整对象物在聚焦方向上的位置使得对象物的表面高度接近焦距变更透镜的焦距的可变更范围的中央，来达成上述目的。即，本专利技术包括以下方式。(1)一种摄像系统，具有：图像形成装置，其具备光学系统，该光学系统具有能够在规定的范围内变更相对于对象物的焦距的焦距可变透镜，该图像形成装置通过所述焦距可变透镜变更所述焦距来获取所述对象物的图像信息，并形成所述对象物的全聚焦图像；传感器装置，其检测所述对象物的表面高度在聚焦方向上的变动；以及位置调整装置，其根据由所述传感器装置检测出的所述对象物的表面高度的变动，对所述对象物在聚焦方向上的位置进行调整，其中，所述位置调整装置调整所述对象物在聚焦方向上的位置使得所述对象物的表面高度接近所述焦距可变透镜的焦距的可变更范围的中央。(2)根据(1)所记载的摄像系统，所述传感器装置用于检测所述对象物的表面高度在所述焦距的可变更范围内从该可变更范围的中央变动了规定的阈值，在由所述传感器装置检测出所述对象物的表面高度变动了所述规定的阈值时，所述位置调整装置对所述对象物在聚焦方向上的位置进行调整。(3)根据(2)所记载的摄像系统，所述规定的阈值被设定在所述焦距的可变更范围的夹着该可变更范围的中央的两侧。(4)根据(1)～(3)中的任一个所记载的摄像系统，所述位置调整装置调整所述对象物在聚焦方向上的位置使得所述对象物的表面高度与所述焦距的可变更范围的中央一致。(5)根据(1)～(4)中的任一个所记载的摄像系统，所述传感器装置具有：激光光源，其向所述对象物照射激光；以及光电二极管，其接收由所述对象物反射的所述激光。(6)根据(1)～(5)中的任一个所记载的摄像系统，所述位置调整装置具有：移动装置，其使所述对象物在聚焦方向上的位置移动；以及位置控制部，其控制所述移动装置来调整所述对象物在聚焦方向上的位置。(7)一种摄像方法，包括以下工序：通过光学系统所具备的焦距可变透镜变更相对于对象物的焦距来获取所述对象物的图像信息，并形成所述对象物的全聚焦图像；检测所述对象物的表面高度在聚焦方向上的变动；以及根据所述对象物的表面高度的变动，调整所述对象物在聚焦方向上的位置使得所述对象物的表面高度接近所述焦距可变透镜的焦距的可变更范围的中央。(8)根据(7)所记载的摄像方法，在所述对象物的表面高度在所述焦距的可变更范围内从该可变更范围的中央变动了规定的阈值时，对所述对象物在聚焦方向上的位置进行调整。(9)根据(8)所记载的摄像方法，所述规定的阈值被设定在所述焦距的可变更范围的夹着该可变更范围的中央的两侧。(10)根据(7)～(9)中的任一个所记载的摄像方法，调整所述对象物在聚焦方向上的位置使得所述对象物的表面高度与所述焦距的可变更范围的中央一致。专利技术的效果根据本专利技术，能够使用非扫描型的摄像系统来实现短时间的摄像，并应对对象物的表面的波纹度、高度差而抑制图像失焦。附图说明图1是表示摄像系统的结构的一例的立体图。图2是表示摄像系统的内部结构的一例的示意图。图3是表示光电二极管的信号电压的曲线图。图4是表示焦距的变更波形的曲线图。图5是表示使用了光学滤波器的摄像系统的内部结构的一例的示意图。图6是表示变更对象物在聚焦方向上的位置的例子的说明图。附图标记说明1：摄像系统；10：测定机；11：计算机；20：图像形成装置；21：传感器装置；22：位置调整装置；30：光学系统；31：图像处理部；60：激光光源；64、65：光电二极管；70：移动装置；71：位置控制部；100：X-Y载置台；α、β：距离；L：聚焦方向；O：对象物；P：中央；S：焦距的可变更范围。具体实施方式下面，参照附图说明本专利技术的优选的实施方式。此外，对同一要素附加同一附图标记，并省略重复说明。另外，只要没有特别地说明，上下左右等位置关系设为基于附图所示的位置关系。并且，附图的尺寸比率并不限定于图示的比率。另外，以下的实施方式是用于说明本专利技术的例示，本专利技术并不限定于该实施方式。<摄像系统>图1是表示本实施方式所涉及的摄像系统1的结构的一例的立体图。摄像系统1例如具有测定机10、计算机11以及打印机12等，在该测定机10和计算机11中组装有本专利技术的图像形成装置20、传感器装置21以及位置调整装置22。图2是表示摄像系统1的内部结构的一例的示意图。如图2所示，图像形成装置20具有例如显微镜的光学系统30、图像处理部31以及光学系统控制部32。光学系统30搭载于测定机10。光学系统30是无限远校正光学系统，例如具有光源40、分束器41、物镜42、成像透镜43、准直透镜44、焦距可变透镜45、成像透镜46以及摄像机47等。从光源40输出的光被分束器41反射并通过物镜42后照射到对象物O的表面，由该对象物O的表面反射的光通过物镜42、成像透镜43、准直透镜44、焦距可变透镜45以及成像透镜46后被输入到摄像机47。将由摄像机47获取到的图像数据输出到图像处理部31。焦距可变透镜45例如是声学式折射率分布型可变透镜。焦距可变透镜45能够根据来自透镜控制部48的控制信号，使光学系统30的相对于对象物O的焦距在规定的可变更范围S(图2所示)内变更。焦距的可变更范围S由物镜42的观察倍率、光学系统30的尺寸等决定。焦距可变透镜45当从透镜控制部48被提供周期性的正弦波形的控制信号时，能够使焦距以与该控制信号相同的周期、例如数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种摄像系统，具有：图像形成装置，其具备光学系统，该光学系统具有能够在规定的范围内变更相对于对象物的焦距的焦距可变透镜，该图像形成装置通过所述焦距可变透镜变更所述焦距来获取所述对象物的图像信息，并形成所述对象物的全聚焦图像；传感器装置，其检测所述对象物的表面高度在聚焦方向上的变动；以及位置调整装置，其根据由所述传感器装置检测出的所述对象物的表面高度的变动，对所述对象物在聚焦方向上的位置进行调整，其中，所述位置调整装置调整所述对象物在聚焦方向上的位置使得所述对象物的表面高度接近所述焦距可变透镜的焦距的可变更范围的中央。

【技术特征摘要】
2016.04.01 JP 2016-0745661.一种摄像系统，具有：图像形成装置，其具备光学系统，该光学系统具有能够在规定的范围内变更相对于对象物的焦距的焦距可变透镜，该图像形成装置通过所述焦距可变透镜变更所述焦距来获取所述对象物的图像信息，并形成所述对象物的全聚焦图像；传感器装置，其检测所述对象物的表面高度在聚焦方向上的变动；以及位置调整装置，其根据由所述传感器装置检测出的所述对象物的表面高度的变动，对所述对象物在聚焦方向上的位置进行调整，其中，所述位置调整装置调整所述对象物在聚焦方向上的位置使得所述对象物的表面高度接近所述焦距可变透镜的焦距的可变更范围的中央。2.根据权利要求1所述的摄像系统，其特征在于，所述传感器装置用于检测所述对象物的表面高度在所述焦距的可变更范围内从该可变更范围的中央变动了规定的阈值，在由所述传感器装置检测出所述对象物的表面高度变动了所述规定的阈值时，所述位置调整装置对所述对象物在聚焦方向上的位置进行调整。3.根据权利要求2所述的摄像系统，其特征在于，所述规定的阈值被设定在所述焦距的可变更范围的夹着该可变更范围的中央的两侧。4.根据权利要求1～3中的任一项所述的摄像系统，其特征在于，所述位置调整装置调整所述对象物在聚焦方向上的位置使得所述对象物的表面高度与所述焦...

【专利技术属性】
技术研发人员：张玉武，长滨龙也，大竹贵久，北川一树，
申请(专利权)人：株式会社三丰，
类型：发明
国别省市：日本,JP