成像设备.pdf

摘要
申请专利号：	CN201180042667.2	申请日：	2011.09.06
公开号：	CN103080809A	公开日：	2013.05.01
当前法律状态：	终止	有效性：	无权
法律详情：	未缴年费专利权终止IPC(主分类):G02B 21/06申请日:20110906授权公告日:20150701终止日期:20160906\|\|\|授权\|\|\|实质审查的生效IPC(主分类):G02B 21/06申请日:20110906\|\|\|公开
IPC分类号：	G02B21/06; H04N5/238	主分类号：	G02B21/06
申请人：	佳能株式会社
发明人：	川上智朗; 辻俊彦
地址：	日本东京
优先权：	2010.09.10 JP 2010-203158; 2011.06.20 JP 2011-136534
专利代理机构：	中国国际贸易促进委员会专利商标事务所 11038	代理人：	欧阳帆
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内容摘要

本公开涉及一种成像设备（1），其包括：照明光学系统（100），包括光源（110）并且被配置为将来自光源的光引导到目标（B）；成像光学系统，被配置为捕获目标的图像；以及多个图像传感器（430），布置在成像光学系统的图像平面上。照明光学系统包括多个积分器(121,122)。从所述多个积分器中的一个积分器射出的光束照射所述多个图像传感器中的至少一个图像传感器，并且从其它积分器射出的光照射所述多个图像传感器中的除通过从所述多个积分器中的所述一个积分器射出的光照射的图像传感器以外的至少一个图像传感器。

权利要求书

权利要求书一种成像设备，包括：
照明光学系统，包括光源并且被配置为将来自光源的光引导到目标；
成像光学系统，被配置为捕获目标的图像；以及
多个图像传感器，布置在成像光学系统的图像平面上，
其中照明光学系统包括多个积分器，
其中从所述多个积分器中的一个积分器射出的光照射所述多个图像传感器中的至少一个图像传感器，以及
其中从其它积分器射出的光照射所述多个图像传感器中的除由从所述多个积分器中的所述一个积分器射出的光照射的图像传感器以外的至少一个图像传感器。
根据权利要求1所述的成像设备，其中从所述多个积分器中的所述一个积分器发射的光和从其它积分器发射的光不在成像光学系统的图像平面上彼此交迭。
根据权利要求1所述的成像设备，其中所述多个积分器是多次执行内部反射的棒积分器。
根据权利要求3所述的成像设备，其中多个棒积分器形成多个离散照明区域。
根据权利要求4所述的成像设备，其中从棒积分器的每个出射表面发射的光分别照射所述多个图像传感器中的每一个图像传感器，以及
其中棒积分器的每个出射表面分别具有与通过从每个出射表面发射的光照射的多个图像传感器的形状中的每一个对应的形状。
根据权利要求1所述的成像设备，其中所述多个积分器由多个透镜阵列组成，并且通过柯勒照明系统形成离散照明区域。
根据权利要求6所述的成像设备，其中从多个透镜的每个照明区域发射的光分别照射多个图像传感器，以及
其中通过多个透镜阵列形成的每个照明区域分别具有与引导从多个照明区域发射的光的多个图像传感器的形状中的每一个形状对应的形状。
根据权利要求4所述的成像设备，其中光源将光分别地供应到通过多个积分器形成的多个离散照明区域。
根据权利要求8所述的成像设备，还包括：
测量单元，被配置为测量进入多个图像传感器的光的量；以及
控制单元，被配置为基于通过测量单元获得的测量结果来控制进入多个图像传感器中的每一个图像传感器的光的量。
根据权利要求9所述的成像设备，其中控制单元控制以使得进入多个图像传感器中的每一个图像传感器的光的量的变化减少。
根据权利要求9所述的成像设备，其中测量单元由图像传感器组成。
根据权利要求9所述的成像设备，其中测量单元由布置在与目标共轭的平面中的光测量设备组成。
根据权利要求1所述的成像设备，其中一个图像是通过在改变布置在待成像的目标上的对象与多个图像传感器之间的在与光轴正交的方向上的相对位置的情况下多次捕获对象的图像而获得的。

说明书

说明书成像设备
技术领域
本发明涉及使用多个图像传感器来捕获样品的图像的成像设备的结构。
背景技术
近年来，成像设备的将从样品整体到细胞组织的信息拾取作为电子图像并且将该图像显示在监视器上的能力已经引起注意。
例如，PCT国际申请公开的日文翻译No.2008‑510201讨论了通过连接以高分辨率和高倍率捕获的样品的图像来整体地形成样品的图像的方法。然而，该方法包括许多次的图像捕获以便获得一个样品的整体图像，使得该方法是耗时的。日本专利申请公开No.2009‑003016和日本专利申请公开No.2009‑063665中的每一个讨论了通过利用具有较大视场范围和高分辨率的物镜透镜和多个图像传感器以高速和高倍率捕获样品的图像来形成样品的图像的方法。
图2A和图2B示出了使用多个图像传感器的示例：图2A示出了待成像的对象；并且图2B示出了成像设备的成像单元。在图2A中，作为待成像的对象的样品225被放置在照明区域228内的样品保持单元220（例如，载玻片）上。在图2B中，照明区域228的图像被形成在图像形成区域228C内，并且待成像的对象的图像225C位于具有图像传感器430的电气基板420上。如图2A中所示出的，光（在照明区域228内）照射样品，使得样品的图像被形成在具有多个图像传感器430的电气基板420上（照明区域228C内）。
由于存在布线，因此难以在其间没有间隙的情况下布置多个图像传感器430，使得在图像传感器之间存在间隙。因此，样品或者成像单元被驱动为被多次移位，使得在每个移位的位置处捕获样品的图像。将多个捕获的图像结合以便形成整体图像从而获取整个样品的外部轮廓信息。在该获取中，因为非常难以制备大到足以能够一起捕获大面积的图像的图像传感器，所以使用多个图像传感器。
在使用多个图像传感器的情况下，当如图2A中所示出地、沿着光轴对称地且整个地照射样品时，如图2B中所示出的，在图像平面上形成图像，该图像在图像传感器之间延伸并且延伸到图像传感器外。用来形成图像传感器之间以及图像传感器外的图像部分的光被电气基板和基板外面的机械单元反射，并且碰撞其它电气基板、机械单元和成像光学系统的透镜。因此，光可能作为对于图像捕获而言不期望的光（诸如光斑（flare））进入图像传感器，这可能导致图像质量的劣化。
在图像传感器之间和图像传感器外照明的光如果不被反射就被吸收到电气基板中作为热量。图像传感器具有根据热量而改变的特性，并且由此热量可以使图像质量劣化。
引文列表
专利文献
PCT国际申请公开的日文翻译No.2008‑510201
日本专利申请公开No.2009‑003016
日本专利申请公开No.2009‑063665
发明内容
本发明涉及提供具有多个图像传感器的成像设备，该成像设备防止由照射除图像传感器以外的部分的光引起的图像质量的劣化。
根据本发明一个方面，提供了一种成像设备，该设备包括：照明光学系统，包括光源并且被配置为将来自光源的光引导到目标；成像光学系统，被配置为捕获目标的图像；以及多个图像传感器，布置在成像光学系统的图像平面上。照明光学系统包括多个积分器。从所述多个积分器中的一个积分器射出的光束照射所述多个图像传感器中的至少一个图像传感器，并且从其它积分器射出的光照射所述多个图像传感器中的除通过从所述多个积分器中的所述一个积分器射出的光照射的图像传感器以外的至少一个图像传感器。
根据以下参考附图的示例性实施例的详细描述，本发明更多的特征和方面将变得清晰。
附图说明
被加入说明书且构成说明书一部分的附图示出了本发明的示例性实施例、特征和方面，并且与描述一起用来解释本发明的原理。
图1示出了根据本发明的整个成像设备。
图2A和图2B中的每一个示出了在沿着光轴对称地照射区域时的照明状态。
图3示出了光学积分器（optical integrator）单元。
图4示出了光学积分器单元。
图5示出了通过光学棒（rod）实现的积分效果。
图6A到6C中的每一个示出了光学积分器单元、样品单元和成像单元处的照明和图像形成。
图7A到7F示出了如何通过多次图像捕获来获取整个样品的图像。
图8A到8F示出了如何通过多次图像捕获来获取整个样品的图像。
图9A到9C中的每一个示出了光学积分器单元、样品单元和成像单元处的照明和图像形成。
图10示出了成像单元中的图像传感器和照明单元之间的关系。
图11示出了光学积分器单元。
图12示出了光学积分器单元。
图13A和图13B中的每一个示出了光学积分器单元。
图14示出了光源单元。
图15A和图15B示出了光源单元和光学积分器单元。
图16A和图16B中的每一个示出了其中来自多个光源的光进入一个光学棒的结构。
图17示出了具有多个光源通道（channel）的光源单元。
具体实施方式
下面将参考附图来详细描述本发明的各个示例性实施例、特征以及方面。
描述第一示例性实施例。图1示意性地示出了根据本示例性实施例的成像设备。在图1中，成像设备1包括具有光源单元110的照明光学系统100以及样品单元200。照明光学系统100将来自光源单元110的光束引导到其中布置有待成像的对象225的待照射的目标B。成像设备1还包括成像光学系统300以及图像传感器单元（成像单元）400，该成像光学系统300用于形成布置在目标上的对象的图像，该图像传感器单元400包括布置在成像光学系统300的图像平面上的多个图像传感器430。
照明光学系统100由光源单元110、光学积分器单元120以及共轭光学系统130组成，该光学积分器单元120具有多个光学棒121（包括第一积分器和第二积分器），该共轭光学系统130包括反射镜135和透镜。光源单元110发射光束以便照射样品单元200处的样品，并且可以包括一个或多个卤素灯、氙气灯和发光二极管（LED）。
光源单元110将光仅仅提供给多个光学棒121。例如，如图3中所示出的，在光源单元110中，从光源111发射的发散光被准直透镜112准直。使用透镜阵列113将光束聚集到期望的位置并且处于期望的角度。可替代地，如图4中所示出的，多个光源111可以被布置在电气基板115上，使得从光源111发射的光束每一个都进入布置在光源111下游的对应的光学棒。聚光透镜可以被放置在多个光源111与每个光学棒121之间。
已知光学棒提供均匀的照明区域。图5示出了该机制的概要。在图5中，光学棒121具有长度L，并且它的端部是边长为2r的正方形。假设光束以一定角度在中心点P0处进入棒端面“a”。
在以相对于光轴为α的角度进入棒端面“a”并且以相对于光轴为α'的角度穿过该棒时，在角度α和α'之间存在如下关系：sinα=nsinα'（其中光束的折射率在空气中为1，并且在该棒中为n）。考虑光束角度α'，在0≤α'<α1时，光束在不碰撞棒侧面的情况下到达与棒端面“a”相对的棒端面“b”。当从棒端面“b”看时，光束看起来好象它是仅仅从点P0发射的。
当α'≥α1时，光束碰撞棒侧面，并且被全反射。当光束角度α'为α1≤α'<α2时，光束被棒侧面全反射一次，并且在从棒端面b看时，看起来好象它是从点P1发射的。换句话说，光束看起来好象它是从除点P0以外的点发射的，以便照射棒端面“b”。当光束角度α'为α2≤α'<α3时，光束被棒侧面全反射两次，并且在从棒端面“b”看时，看起来好象它是从点P2发射的。换句话说，光束看起来好象它是从除点P0和P1以外的点发射的，以便照射棒端面“b”。
棒中的光束的反射的次数的增加增加了照射棒端面“b”的虚像的数量，并且由此增加了照明点的数量。因此，棒中的反射的次数的增加引起棒端面“b”上的照度的均匀性的增加。定性地，更大的角度α'、更小的尺寸r以及更大的长度L会增加反射的次数。可以使用除图5中示出的玻璃棒以外的任何部件，只要该部件通过其内表面处的光束的反射在其出射面（exit face）处提供均匀的照度即可。例如，可以使用在其中具有矩形孔的空心金属棒：在该孔中，通过该孔的侧面的镜面操作多次反射光束，并且由此该孔在其出射面处提供均匀的照度。
这是光学棒121通过在没有泄漏光的情况下在其内表面处反射光而在其出射面处提供均匀的照度的机制。
在图1中，光学积分器单元120在没有泄漏的情况下引导从光源单元110发射的光束，以便在每个光学棒121的出射面处提供均匀的照度。当光学积分器单元120具有平面A作为出射面时，如图6A中所示出的，平面A在其上具有与多个光学棒121对应的照明区域的离散且均匀的分布。平面A的图像由共轭光学系统130形成以便照射作为样品平面的目标B。在共轭光学系统130中，只要在目标B处提供用于成像的均匀的照度，平面A就不一定被布置在与目标B完全共轭的位置处，并且可以被布置在与目标B近似共轭的位置处。
样品单元200包括样品台210以及样品保持单元220。样品台210能够在光轴的方向、与光轴正交的方向以及相对于光轴有一定角度的方向上移动样品保持单元220。样品保持单元220包括载玻片、样品225（图6B）、以及玻璃盖板（未示出），并且保持样品225在与目标B对应的位置处。没有如图2A中所示出地沿着光轴对称地照射样品225，而是如图6B中所示出地与照明区域227对应地离散地照射样品225。每个照明区域227具有均匀的照度。
成像光学系统300以较广的视角和高分辨率将在目标B处照射的样品的图像形成在成像面C上。通过成像光学系统300将待观察的样品225的图像形成在成像面C上作为如图6C中的虚线示出的图像225C。
成像单元400包括成像台410、电气基板420和图像传感器430。如图6C中所示出的，图像传感器430在其之间有间隙的情况下被布置在电气基板420上，并且被布置在与成像光学系统300的图像形成表面C对应的位置处的成像台410上。在成像面C上，照射样品的每个区域227C具有与每个图像传感器430相同的尺寸。如图6C中所示出的，第一光学棒（第一积分器）照射第一图像传感器，并且第二光学棒（第二积分器）照射除由第一光学棒（第一积分器）照射的第一图像传感器以外的第二图像传感器。
当成像光学系统300具有倍率β，共轭光学系统130具有倍率β'并且图像传感器430中的每一个具有尺寸□T时，棒端面具有由下式表示的表面面积：□T×(1/β)×(1/β')。棒端面可以具有一点裕度，使得形成的样品图像可以在每个图像传感器430处具有□T×a(mm)（其中a>1）的尺寸。在该情况下，棒端面具有由下式表示的表面面积：□T×a×(1/β)×(1/β')，如图6A中所示出的。结果，在成像面C上，与图2B中的情况相比，照射其中没有布置图像传感器430的区域的光量被减少，并且来自样品对象的光的图像被形成在其中布置图像传感器430的区域上，如图6C中所示出的。
在根据本发明的成像设备中，通过在与光轴正交的平面中相对于彼此地移位光学积分器出射表面A、目标B和成像面C中的至少一个，来多次捕获在目标上移位的待成像的对象的图像。
图7A到7F示出了其中以网格方式布置多个图像传感器430并且使样品保持单元220在倾斜的方向上移位使得在每个移位处捕获图像并且将捕获的图像结合的情况。图7A到7C示出了在与光轴正交的方向上（即，在XY方向上）使样品保持单元220以每个图像传感器430的可用尺寸的一半的程度移位时，成像单元400中的图像传感器430和样品225的图像225C之间的关系。
首先通过图7A中示出的位置处的图像传感器430捕获样品225的图像。样品225的图像225C被仅仅成像在其中布置图像传感器430的离散区域中，如图7D中所示出的。然后，样品保持单元220被移位，以使得样品225被布置到图7B中示出的位置以便捕获样品225的第二图像。结果得到的第二图像与第一图像结合，提供图7E中示出的区域的图像。最后，样品保持单元220被进一步移位，以使得样品225被布置到图7C中示出的位置以便捕获样品225的第三图像。结果得到的第三图像与第一和第二图像结合，提供图7F中示出的与待捕获的整个区域对应的区域的图像。
在本示例性实施例中，如图8A到8C中所示出的，多个图像传感器430可以以之字形的（zigzag）方式被布置。在该情况下，一次将样品保持单元220在X方向上移位达到图像传感器430的在X方向上的可用尺寸，使得在每个移位处捕获图像并且使捕获的图像结合。
图像传感器430被布置为使得，在重复地在X方向上使样品保持单元220移位以捕获图像时，与图像传感器430对应的区域彼此重叠，以便使得能够将图像结合。另外，在图8A到8F中示出的情况下，与每一个都具有矩形形状的图像传感器430对应，每个光学棒121的出射面被配置为具有与图像传感器类似的矩形形状。通过使得每个光学棒121的出射面的形状与各图像传感器430的形状对应，使得照射图像传感器430外的区域的光量减少并且有效使用光接收区域。在这里使用的术语“对应”意指，例如，在图像传感器具有矩形或六角形形状时，对应地，每个光学棒的出射面具有矩形或六角形形状。图像传感器的形状和每个光学棒的出射面的形状之间的相似或类似使得能够更有效使用图像传感器的光接收区域。
图9A到9C示出了在上面描述的情况下的作为光学积分器的出射面的平面A、目标B、以及成像面上的照明。同样在该情况下，成像光学系统300具有倍率β，并且共轭光学系统130具有倍率β'。在图像传感器430每一个都具有X方向上的尺寸Tx和Y方向上的尺寸Ty时，棒端面具有由下式表示的X方向上的长度：Tx×(1/β)×(1/β')以及由下式表示的Y方向上的长度：Ty×(1/β)×(1/β')。
当首先在图8A中示出的位置处由图像传感器430捕获样品225的图像时，样品225的图像225C仅仅在其中布置图像传感器430的离散区域中成像，如图8D中所示出的。
然后，样品保持单元220被移位，以使得样品225被布置到图8B中示出的位置，以便捕获样品225的第二图像。结果得到的第二图像与第一图像结合，提供图8E中示出的区域的图像。
最后，样品保持单元220被进一步移位，以使得样品225被布置到图8C中示出的位置，以便捕获样品225的第三图像。结果得到的第三图像与第一和第二图像结合，提供图8F中示出的与待捕获的整个区域对应的区域的图像。
如上所述，使用图像处理单元510将多个图像数据结合，并且结合后的图像被存储在记录单元530中并且被显示在图像显示单元520上。
根据本示例性实施例，从多个光学积分器射出的每个光束照射每个图像传感器。换句话说，从多个光学积分器射出的每个光束照射通过成像光学系统获得的图像传感器的每个共轭图像。这个结构使得能够在其中布置图像传感器的区域上形成样品的图像。换句话说，照射除图像传感器以外的不与成像有关的区域的光量可以被减少，使得防止对于成像而言不期望的光（诸如光斑），并且减少图像质量的劣化。
另外，可以减少例如成像单元中的电气基板处的光的吸收和反射的不利影响，这增大机械单元和电气布线的布置中的自由度。技术上，照明区域可能由于共轭光学系统130或成像光学系统300中发生的散焦或像差而模糊（blur），并且由此光束可能照射除图像传感器以外的区域。然而，与其中一次整个地照射样品的情况相比，只要受模糊分布的交迭或模糊的影响的照明区域的照度被设定为保持低于图像传感器上的照度，就可以有效地使用光并且可以减少由散射光引起的图像质量的劣化。
此外，仅仅照射必要的区域，使得可以改善光源的使用效率。光源可以受温度的影响，温度改变来自光源的发光量和/或发光波长。然而，光源的使用效率的改善有助于减少与光源的特性的变化有关的图像质量的劣化。
描述第二示例性实施例。当存在对成像设备的设计（诸如成像光学系统的倍率β、共轭光学系统的倍率β'和待成像的区域）的限制时，与第一示例性实施例中不同，有时棒难以与图像传感器对应。在该情况下，一个棒可以对应于多个图像传感器。例如，如图10中所示出的，一个棒可以照射四个图像传感器，以便均匀地照射包含四个图像传感器的区域。这个配置也可以减少对图像质量的不利影响，虽然没有如第一示例性实施例中那样多地减少该不利影响，但是与照射其中所有图像传感器都捕获图像的整个区域的传统配置相比更多地减少该不利影响。
描述第三示例性实施例。在第一和第二示例性实施例中，光学积分器单元120由光学棒组成，但是可以使用透镜阵列来代替棒。图11示出了包括透镜阵列的光学积分器单元。
图11中的光学积分器单元包括多个光源111。每个光源111发射光束，并且光束由每一个准直透镜116准直，通过由微透镜组成的透镜阵列122而被聚集或散射，并且经过每一个准直透镜123以便照射与光学棒出射面对应的平面A。
透镜阵列122由彼此连接并且每一个都具有超环面（toroidal surface）的多个矩形透镜组成，该超环面的X方向上的曲率与Y方向上的曲率不同。如图12中所示出的，透镜阵列122中的每个透镜不是圆形的而是矩形的，并且在两个方向上具有不同的曲率，以便改变其照明区域在x方向上的尺寸（xA）和y方向上的尺寸（yA），从而根据待照射的图像传感器的尺寸使经过的光成形。可替代地，透镜阵列122可以由如图13中所示出的柱形透镜组成，每个透镜被设置有仅仅在一个方向上具有曲率的一个柱面以及其它平坦表面。在该情况下，在x方向上看时，认为每个柱形透镜具有在x方向上具有曲率的面，并且其它表面具有平坦表面，如图13A中所示出的。然而，在y方向上看时，认为每个柱形透镜具有平坦表面并且其它表面具有在y方向上具有曲率的面，如图13B中所示出的。
在图11中，透镜阵列122被布置为相对于准直透镜123的距离为焦距f，并且准直透镜123被布置为相对于待照射的平面A的距离为焦距f。经过透镜阵列122的多个透镜的光束进入准直透镜组123中的每个透镜（图11中示出为光束），并且在平面A上彼此重叠以便（通过柯勒（Kohler）照明系统）形成均匀照明。在该情况下，由柯勒照明系统均匀地照射的照明区域被离散地形成在与每个光源对应的平面A上。
空中（aerial）图像被形成在平面A上。因此，共轭光学系统可以被消除，以便将面A与目标B结合，或者可以根据设计条件将共轭光学系统用作可变倍率光学系统。这种配置根据离散地布置的图像传感器的布置和尺寸来形成离散且均匀的照明区域，如图6C中所示出的。结果，可以减少照射除图像传感器单元以外的区域的光量，防止光斑和图像质量的劣化。
描述第四示例性实施例。如上所述，均匀的照度对在每个图像传感器处通过相等的成像条件获得高质量的图像而言是重要的。
在接收图像的每个图像传感器处，成像条件受到照度的变化、图像传感器特性的变化、光学系统的透过率的变化的影响。因此，依赖于所要求的图像质量，需要精确地校正变化。可以如下校正变化。
可以通过在相同的条件中调整将来自将被形成为每个图像传感器上的图像的对象（即，样品225）的光，来校正照度、透过率和图像传感器特性方面的变化。因此，在成像之前，在其中没有东西放置在目标B上或者没有样品的玻璃板被插入其上的状态中，预先照射目标B。如果图像传感器中不存在变化，则捕获图像，其中通过相同的照度照射每个图像传感器。与此对比，图像传感器的任何变化将导致图像传感器的每个图像之间的差别的检测。
在检测到差别时，通过例如对于每个图像传感器的增益改变，利用软件来校准和校正该差别，使得在下一成像中校正该差别。可替代地，具有该差别的成像结果可以被反馈到从光源发射的光的量，以便通过控制单元510（图1中示出的）控制光源来校准光量。可以通过控制流过可以快速地切换的LED的电流的量，或者通过快速地导通/截止LED来改变流过LED的电流的比，来控制来自光源的光量。
在校准之后，执行样品的成像。该准备使得能够在每个离散照明单元处通过均匀的照度进行照射，引起图像质量的改善。
上述变化可以通过使用通过分离地准备的光测量设备的测量的结果而被校正。例如，如图14中所示出的，半反射镜135被用在共轭光学系统130中以便通过光束的一部分，该光束的一部分由布置在与样品单元B等价的平面B'处的至少一个光量监视器136测量。多个监视器被布置为与各个棒对应，或者布置较大图像传感器作为光量监视器136。在布置较大图像传感器的情况下，监视器136被分成各个照明区域，使得各个区域的蓄积的照度被计算作为图像传感器的照度。共轭光学系统130包含前透镜组131和后透镜组132。
可替代地，可以测量进入棒之前的光量。图15A和图15B示出了光学系统，其用于由透镜阵列112a准直来自光源111的光束并且由透镜阵列112b使它们聚集。图15A是侧视图并且图15B是系统的顶部平面图。在透镜阵列112a和112b之间设置半反射镜118以便分割光束，使得分割的光束由光测量设备117测量。可以通过如图15A和图15B中所示出的多个光测量设备117、或者被分成与每个棒对应的照明区域的较大图像传感器，来执行该测量，以使得通过蓄积其照度来计算每个区域的照度。
在图14以及图15A和图15B中，使用棒积分器，但是在利用半反射镜和光测量设备测量光量时可以使用透镜阵列。
如上所述，在具有多个棒积分器的配置中，光束需要被供应给每个棒的端面。为了消除频繁地替换光源，光源单元可以被配置为从多个光源供应光束到一个棒。
图16A和图16B以及图17示出了这种配置。图16A是示出了其中多个光源111将光束发射到一个棒积分器121的情况的侧视图。图16B是示出了在从光源111的自由端面看时光源111和棒积分器121之间的位置关系的前视图。在图16A和图16B中，各具有多个光源（例如，在图16A和图16B中为四个）的一组发光单元（例如，图16A和图16B中为16套）被设置有适合于布置棒积分器以便将来自光源的光束供应到一个棒积分器的基板。
在该情况下，使用多个小光源而不是大光源。这消除光源合成单元（诸如棱镜）的必要性，并且该配置不要求冷却机制或者要求小的光源。因此，该配置减少替换光源的频率，并且使光源单元小型化。
图17示出了其中被设置有多个光源通道的光源单元110和各沟道能够调节光量的配置。多个光纤束（fiber bundle）114从光源单元110延伸以便将光引导到棒积分器121。在该示例性示例中，由于有光纤束，光源单元具有比上述情况的尺寸大的尺寸，但是便于光线的牵引（drawing），由此可以通过在成像设备上适当地布置光源单元使得光纤束可以将光引导到棒积分器，来防止整个设备的尺寸增大。因为由光源的个体特性和热量所引起的光量的变化不具有比其中通过一个光源增大光量的情况更大的效果，所以如上所述的多个光源的光的量的增大也得到了一致的图像质量（防止图像质量的劣化）。
虽然已经参考示例性实施例描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于所公开的示例性实施例。以下权利要求的范围将被给予最宽的解释从而包括所有的修改、等同结构与功能。
本申请要求2010年9月10日提交的日本专利申请No.2010‑203158和2011年6月20日提交的日本专利申请No.2011‑136534的优先权，上述两个申请的全部内容通过参考被并入于此。

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1、(10)申请公布号 CN 103080809 A (43)申请公布日 2013.05.01 CN 103080809 A *CN103080809A* (21)申请号 201180042667.2 (22)申请日 2011.09.06 2010-203158 2010.09.10 JP 2011-136534 2011.06.20 JP G02B 21/06(2006.01) H04N 5/238(2006.01) (71)申请人佳能株式会社地址日本东京 (72)发明人川上智朗辻俊彦 (74)专利代理机构中国国际贸易促进委员会专利商标事务所 11038 代理人欧阳帆 (54) 。

2、发明名称成像设备 (57) 摘要本公开涉及一种成像设备（1），其包括：照明光学系统（100），包括光源（110）并且被配置为将来自光源的光引导到目标（B）；成像光学系统，被配置为捕获目标的图像；以及多个图像传感器（430），布置在成像光学系统的图像平面上。照明光学系统包括多个积分器 (121,122)。从所述多个积分器中的一个积分器射出的光束照射所述多个图像传感器中的至少一个图像传感器，并且从其它积分器射出的光照射所述多个图像传感器中的除通过从所述多个积分器中的所述一个积分器射出的光照射的图像传感器以外的至少一个图像传感器。 (30)。

3、优先权数据 (85)PCT申请进入国家阶段日 2013.03.05 (86)PCT申请的申请数据 PCT/JP2011/070682 2011.09.06 (87)PCT申请的公布数据 WO2012/033219 EN 2012.03.15 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页说明书 8 页附图 19 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请权利要求书1页说明书8页附图19页 (10)申请公布号 CN 103080809 A CN 103080809 A *CN103080809A* 1/1 页 2 1. 一种成像设备，包括：照明光学系统，包括光源。

4、并且被配置为将来自光源的光引导到目标；成像光学系统，被配置为捕获目标的图像；以及多个图像传感器，布置在成像光学系统的图像平面上，其中照明光学系统包括多个积分器，其中从所述多个积分器中的一个积分器射出的光照射所述多个图像传感器中的至少一个图像传感器，以及其中从其它积分器射出的光照射所述多个图像传感器中的除由从所述多个积分器中的所述一个积分器射出的光照射的图像传感器以外的至少一个图像传感器。 2. 根据权利要求 1 所述的成像设备，其中从所述多个积分器中的所述一个积分器发射的光和从其它积分器发射的光不在成像光学系统的图像平面上彼此交迭。 3. 根据权利要求 1 所述的。

5、成像设备，其中所述多个积分器是多次执行内部反射的棒积分器。 4. 根据权利要求 3 所述的成像设备，其中多个棒积分器形成多个离散照明区域。 5. 根据权利要求 4 所述的成像设备，其中从棒积分器的每个出射表面发射的光分别照射所述多个图像传感器中的每一个图像传感器，以及其中棒积分器的每个出射表面分别具有与通过从每个出射表面发射的光照射的多个图像传感器的形状中的每一个对应的形状。 6. 根据权利要求 1 所述的成像设备，其中所述多个积分器由多个透镜阵列组成，并且通过柯勒照明系统形成离散照明区域。 7. 根据权利要求 6 所述的成像设备，其中从多个透镜的每个照明区域发射的光分。

6、别照射多个图像传感器，以及其中通过多个透镜阵列形成的每个照明区域分别具有与引导从多个照明区域发射的光的多个图像传感器的形状中的每一个形状对应的形状。 8. 根据权利要求 4 所述的成像设备，其中光源将光分别地供应到通过多个积分器形成的多个离散照明区域。 9. 根据权利要求 8 所述的成像设备，还包括：测量单元，被配置为测量进入多个图像传感器的光的量；以及控制单元，被配置为基于通过测量单元获得的测量结果来控制进入多个图像传感器中的每一个图像传感器的光的量。 10. 根据权利要求 9 所述的成像设备，其中控制单元控制以使得进入多个图像传感器中的每一个图像传感器的光。

7、的量的变化减少。 11. 根据权利要求 9 所述的成像设备，其中测量单元由图像传感器组成。 12. 根据权利要求 9 所述的成像设备，其中测量单元由布置在与目标共轭的平面中的光测量设备组成。 13. 根据权利要求 1 所述的成像设备，其中一个图像是通过在改变布置在待成像的目标上的对象与多个图像传感器之间的在与光轴正交的方向上的相对位置的情况下多次捕获对象的图像而获得的。权利要求书 CN 103080809 A 2 1/8 页 3 成像设备技术领域 0001 本发明涉及使用多个图像传感器来捕获样品的图像的成像设备的结构。背景技术 0002 近年来，成像设备的将从样品整。

8、体到细胞组织的信息拾取作为电子图像并且将该图像显示在监视器上的能力已经引起注意。 0003 例如， PCT 国际申请公开的日文翻译 No.2008-510201 讨论了通过连接以高分辨率和高倍率捕获的样品的图像来整体地形成样品的图像的方法。然而，该方法包括许多次的图像捕获以便获得一个样品的整体图像，使得该方法是耗时的。日本专利申请公开 No.2009-003016 和日本专利申请公开 No.2009-063665 中的每一个讨论了通过利用具有较大视场范围和高分辨率的物镜透镜和多个图像传感器以高速和高倍率捕获样品的图像来形成样品的图像的方法。 0004 图 2A 和图 2B 示出了。

9、使用多个图像传感器的示例：图 2A 示出了待成像的对象；并且图 2B 示出了成像设备的成像单元。在图 2A 中，作为待成像的对象的样品 225 被放置在照明区域 228 内的样品保持单元 220（例如，载玻片）上。在图 2B 中，照明区域 228 的图像被形成在图像形成区域 228C 内，并且待成像的对象的图像 225C 位于具有图像传感器 430 的电气基板 420 上。如图 2A 中所示出的，光（在照明区域 228 内）照射样品，使得样品的图像被形成在具有多个图像传感器 430 的电气基板 420 上（照明区域 228C 内）。 0005 由于存在布线。

10、，因此难以在其间没有间隙的情况下布置多个图像传感器 430，使得在图像传感器之间存在间隙。因此，样品或者成像单元被驱动为被多次移位，使得在每个移位的位置处捕获样品的图像。将多个捕获的图像结合以便形成整体图像从而获取整个样品的外部轮廓信息。在该获取中，因为非常难以制备大到足以能够一起捕获大面积的图像的图像传感器，所以使用多个图像传感器。 0006 在使用多个图像传感器的情况下，当如图 2A 中所示出地、沿着光轴对称地且整个地照射样品时，如图 2B 中所示出的，在图像平面上形成图像，该图像在图像传感器之间延伸并且延伸到图像传感器外。用来形成图像传感器之间以及。

11、图像传感器外的图像部分的光被电气基板和基板外面的机械单元反射，并且碰撞其它电气基板、机械单元和成像光学系统的透镜。因此，光可能作为对于图像捕获而言不期望的光（诸如光斑（flare））进入图像传感器，这可能导致图像质量的劣化。 0007 在图像传感器之间和图像传感器外照明的光如果不被反射就被吸收到电气基板中作为热量。图像传感器具有根据热量而改变的特性，并且由此热量可以使图像质量劣化。 0008 引文列表 0009 专利文献 0010 PCT 国际申请公开的日文翻译 No.2008-510201 0011 日本专利申请公开 No.2009-003016 0012 日本专。

12、利申请公开 No.2009-063665 说明书 CN 103080809 A 3 2/8 页 4 发明内容 0013 本发明涉及提供具有多个图像传感器的成像设备，该成像设备防止由照射除图像传感器以外的部分的光引起的图像质量的劣化。 0014 根据本发明一个方面，提供了一种成像设备，该设备包括：照明光学系统，包括光源并且被配置为将来自光源的光引导到目标；成像光学系统，被配置为捕获目标的图像；以及多个图像传感器，布置在成像光学系统的图像平面上。照明光学系统包括多个积分器。从所述多个积分器中的一个积分器射出的光束照射所述多个图像传感器中的至少一个图像传感器，。

13、并且从其它积分器射出的光照射所述多个图像传感器中的除通过从所述多个积分器中的所述一个积分器射出的光照射的图像传感器以外的至少一个图像传感器。 0015 根据以下参考附图的示例性实施例的详细描述，本发明更多的特征和方面将变得清晰。附图说明 0016 被加入说明书且构成说明书一部分的附图示出了本发明的示例性实施例、特征和方面，并且与描述一起用来解释本发明的原理。 0017 图 1 示出了根据本发明的整个成像设备。 0018 图 2A 和图 2B 中的每一个示出了在沿着光轴对称地照射区域时的照明状态。 0019 图 3 示出了光学积分器（optical integrator）单元。。

14、 0020 图 4 示出了光学积分器单元。 0021 图 5 示出了通过光学棒（rod）实现的积分效果。 0022 图 6A 到 6C 中的每一个示出了光学积分器单元、样品单元和成像单元处的照明和图像形成。 0023 图 7A 到 7F 示出了如何通过多次图像捕获来获取整个样品的图像。 0024 图 8A 到 8F 示出了如何通过多次图像捕获来获取整个样品的图像。 0025 图 9A 到 9C 中的每一个示出了光学积分器单元、样品单元和成像单元处的照明和图像形成。 0026 图 10 示出了成像单元中的图像传感器和照明单元之间的关系。 0027 图 11 示出了光学积分器单元。 0。

15、028 图 12 示出了光学积分器单元。 0029 图 13A 和图 13B 中的每一个示出了光学积分器单元。 0030 图 14 示出了光源单元。 0031 图 15A 和图 15B 示出了光源单元和光学积分器单元。 0032 图 16A 和图 16B 中的每一个示出了其中来自多个光源的光进入一个光学棒的结构。 0033 图 17 示出了具有多个光源通道（channel）的光源单元。具体实施方式 0034 下面将参考附图来详细描述本发明的各个示例性实施例、特征以及方面。说明书 CN 103080809 A 4 3/8 页 5 0035 描述第一示例性实施例。图 1 示意性地示。

16、出了根据本示例性实施例的成像设备。在图 1 中，成像设备 1 包括具有光源单元 110 的照明光学系统 100 以及样品单元 200。照明光学系统 100 将来自光源单元 110 的光束引导到其中布置有待成像的对象 225 的待照射的目标 B。成像设备 1 还包括成像光学系统 300 以及图像传感器单元（成像单元） 400，该成像光学系统 300 用于形成布置在目标上的对象的图像，该图像传感器单元 400 包括布置在成像光学系统 300 的图像平面上的多个图像传感器 430。 0036 照明光学系统100由光源单元110、光学积分器单元120以及共轭光学系统130组成，。

17、该光学积分器单元 120 具有多个光学棒 121 （包括第一积分器和第二积分器），该共轭光学系统 130 包括反射镜 135 和透镜。光源单元 110 发射光束以便照射样品单元 200 处的样品，并且可以包括一个或多个卤素灯、氙气灯和发光二极管（LED）。 0037 光源单元 110 将光仅仅提供给多个光学棒 121。例如，如图 3 中所示出的，在光源单元 110 中，从光源 111 发射的发散光被准直透镜 112 准直。使用透镜阵列 113 将光束聚集到期望的位置并且处于期望的角度。可替代地，如图 4 中所示出的，多个光源 111 可以被布置在电气基板 115。

18、上，使得从光源 111 发射的光束每一个都进入布置在光源 111 下游的对应的光学棒。聚光透镜可以被放置在多个光源 111 与每个光学棒 121 之间。 0038 已知光学棒提供均匀的照明区域。图 5 示出了该机制的概要。在图 5 中，光学棒 121 具有长度 L，并且它的端部是边长为 2r 的正方形。假设光束以一定角度在中心点 P0 处进入棒端面 “a” 。 0039 在以相对于光轴为的角度进入棒端面 “a” 并且以相对于光轴为的角度穿过该棒时，在角度和之间存在如下关系： sin=nsin （其中光束的折射率在空气中为 1，并且在该棒中为 n）。考虑光束角度。

19、，在 0 1）的尺寸。在该情况下，棒端面具有由下式表示的表面面积： Ta(1/)(1/)，如图 6A 中所示出的。结果，在成像面 C 上，与图 2B 中的情况相比，照射其中没有布置图像传感器 430 的区域的光量被减少，并且来自样品对象的光的图像被形成在其中布置图像传感器 430 的区域上，如图 6C 中所示出的。 0048 在根据本发明的成像设备中，通过在与光轴正交的平面中相对于彼此地移位光学积分器出射表面 A、目标 B 和成像面 C 中的至少一个，来多次捕获在目标上移位的待成像的对象的图像。 0049 图 7A 到 7F 示出了其中以网格方式布置多个图像传。

20、感器 430 并且使样品保持单元 220 在倾斜的方向上移位使得在每个移位处捕获图像并且将捕获的图像结合的情况。图 7A 到 7C 示出了在与光轴正交的方向上（即，在 XY 方向上）使样品保持单元 220 以每个图像传感器 430 的可用尺寸的一半的程度移位时，成像单元 400 中的图像传感器 430 和样品 225 的图像 225C 之间的关系。 0050 首先通过图 7A 中示出的位置处的图像传感器 430 捕获样品 225 的图像。样品 225 的图像225C被仅仅成像在其中布置图像传感器430的离散区域中，如图7D中所示出的。然后，样品保持单元 220 被移位，以使。

21、得样品 225 被布置到图 7B 中示出的位置以便捕获样品说明书 CN 103080809 A 6 5/8 页 7 225 的第二图像。结果得到的第二图像与第一图像结合，提供图 7E 中示出的区域的图像。最后，样品保持单元 220 被进一步移位，以使得样品 225 被布置到图 7C 中示出的位置以便捕获样品 225 的第三图像。结果得到的第三图像与第一和第二图像结合，提供图 7F 中示出的与待捕获的整个区域对应的区域的图像。 0051 在本示例性实施例中，如图 8A 到 8C 中所示出的，多个图像传感器 430 可以以之字形的（zigzag）方式被布置。在该情况下。

22、，一次将样品保持单元 220 在 X 方向上移位达到图像传感器 430 的在 X 方向上的可用尺寸，使得在每个移位处捕获图像并且使捕获的图像结合。 0052 图像传感器 430 被布置为使得，在重复地在 X 方向上使样品保持单元 220 移位以捕获图像时，与图像传感器 430 对应的区域彼此重叠，以便使得能够将图像结合。另外，在图 8A 到 8F 中示出的情况下，与每一个都具有矩形形状的图像传感器 430 对应，每个光学棒 121 的出射面被配置为具有与图像传感器类似的矩形形状。通过使得每个光学棒 121 的出射面的形状与各图像传感器 430 的形状对应，使得照射图。

23、像传感器 430 外的区域的光量减少并且有效使用光接收区域。在这里使用的术语 “对应” 意指，例如，在图像传感器具有矩形或六角形形状时，对应地，每个光学棒的出射面具有矩形或六角形形状。图像传感器的形状和每个光学棒的出射面的形状之间的相似或类似使得能够更有效使用图像传感器的光接收区域。 0053 图 9A 到 9C 示出了在上面描述的情况下的作为光学积分器的出射面的平面 A、目标 B、以及成像面上的照明。同样在该情况下，成像光学系统 300 具有倍率，并且共轭光学系统 130 具有倍率。在图像传感器 430 每一个都具有 X 方向上的尺寸 Tx 和 Y 方向上。

24、的尺寸 Ty 时，棒端面具有由下式表示的 X 方向上的长度： Tx(1/)(1/) 以及由下式表示的 Y 方向上的长度： Ty(1/)(1/)。 0054 当首先在图 8A 中示出的位置处由图像传感器 430 捕获样品 225 的图像时，样品 225 的图像 225C 仅仅在其中布置图像传感器 430 的离散区域中成像，如图 8D 中所示出的。 0055 然后，样品保持单元 220 被移位，以使得样品 225 被布置到图 8B 中示出的位置，以便捕获样品 225 的第二图像。结果得到的第二图像与第一图像结合，提供图 8E 中示出的区域的图像。 0056 最后，样品保持。

25、单元 220 被进一步移位，以使得样品 225 被布置到图 8C 中示出的位置，以便捕获样品 225 的第三图像。结果得到的第三图像与第一和第二图像结合，提供图 8F 中示出的与待捕获的整个区域对应的区域的图像。 0057 如上所述，使用图像处理单元 510 将多个图像数据结合，并且结合后的图像被存储在记录单元 530 中并且被显示在图像显示单元 520 上。 0058 根据本示例性实施例，从多个光学积分器射出的每个光束照射每个图像传感器。换句话说，从多个光学积分器射出的每个光束照射通过成像光学系统获得的图像传感器的每个共轭图像。这个结构使得能够在其中布置图像传感器的区域。

26、上形成样品的图像。换句话说，照射除图像传感器以外的不与成像有关的区域的光量可以被减少，使得防止对于成像而言不期望的光（诸如光斑），并且减少图像质量的劣化。 0059 另外，可以减少例如成像单元中的电气基板处的光的吸收和反射的不利影响，这增大机械单元和电气布线的布置中的自由度。技术上，照明区域可能由于共轭光学系统130 说明书 CN 103080809 A 7 6/8 页 8 或成像光学系统 300 中发生的散焦或像差而模糊（blur），并且由此光束可能照射除图像传感器以外的区域。然而，与其中一次整个地照射样品的情况相比，只要受模糊分布的交迭或模糊的影。

27、响的照明区域的照度被设定为保持低于图像传感器上的照度，就可以有效地使用光并且可以减少由散射光引起的图像质量的劣化。 0060 此外，仅仅照射必要的区域，使得可以改善光源的使用效率。光源可以受温度的影响，温度改变来自光源的发光量和 / 或发光波长。然而，光源的使用效率的改善有助于减少与光源的特性的变化有关的图像质量的劣化。 0061 描述第二示例性实施例。当存在对成像设备的设计（诸如成像光学系统的倍率、共轭光学系统的倍率和待成像的区域）的限制时，与第一示例性实施例中不同，有时棒难以与图像传感器对应。在该情况下，一个棒可以对应于多个图像传感器。例如，如图1。

28、0中所示出的，一个棒可以照射四个图像传感器，以便均匀地照射包含四个图像传感器的区域。这个配置也可以减少对图像质量的不利影响，虽然没有如第一示例性实施例中那样多地减少该不利影响，但是与照射其中所有图像传感器都捕获图像的整个区域的传统配置相比更多地减少该不利影响。 0062 描述第三示例性实施例。在第一和第二示例性实施例中，光学积分器单元 120 由光学棒组成，但是可以使用透镜阵列来代替棒。图 11 示出了包括透镜阵列的光学积分器单元。 0063 图 11 中的光学积分器单元包括多个光源 111。每个光源 111 发射光束，并且光束由每一个准直透镜116准直，通过由微。

29、透镜组成的透镜阵列122而被聚集或散射，并且经过每一个准直透镜 123 以便照射与光学棒出射面对应的平面 A。 0064 透镜阵列 122 由彼此连接并且每一个都具有超环面（toroidal surface）的多个矩形透镜组成，该超环面的X方向上的曲率与Y方向上的曲率不同。如图12中所示出的，透镜阵列 122 中的每个透镜不是圆形的而是矩形的，并且在两个方向上具有不同的曲率，以便改变其照明区域在 x 方向上的尺寸（xA）和 y 方向上的尺寸（yA），从而根据待照射的图像传感器的尺寸使经过的光成形。可替代地，透镜阵列 122 可以由如图 13 中所示出的柱形。

30、透镜组成，每个透镜被设置有仅仅在一个方向上具有曲率的一个柱面以及其它平坦表面。在该情况下，在 x 方向上看时，认为每个柱形透镜具有在 x 方向上具有曲率的面，并且其它表面具有平坦表面，如图 13A 中所示出的。然而，在 y 方向上看时，认为每个柱形透镜具有平坦表面并且其它表面具有在 y 方向上具有曲率的面，如图 13B 中所示出的。 0065 在图11中，透镜阵列122被布置为相对于准直透镜123的距离为焦距f，并且准直透镜 123 被布置为相对于待照射的平面 A 的距离为焦距 f。经过透镜阵列 122 的多个透镜的光束进入准直透镜组 123 中的每个透镜（图。

31、 11 中示出为光束），并且在平面 A 上彼此重叠以便（通过柯勒（Kohler）照明系统）形成均匀照明。在该情况下，由柯勒照明系统均匀地照射的照明区域被离散地形成在与每个光源对应的平面 A 上。 0066 空中（aerial）图像被形成在平面A上。因此，共轭光学系统可以被消除，以便将面 A与目标B结合，或者可以根据设计条件将共轭光学系统用作可变倍率光学系统。这种配置根据离散地布置的图像传感器的布置和尺寸来形成离散且均匀的照明区域，如图 6C 中所示出的。结果，可以减少照射除图像传感器单元以外的区域的光量，防止光斑和图像质量的劣化。说明书 CN。

32、 103080809 A 8 7/8 页 9 0067 描述第四示例性实施例。如上所述，均匀的照度对在每个图像传感器处通过相等的成像条件获得高质量的图像而言是重要的。 0068 在接收图像的每个图像传感器处，成像条件受到照度的变化、图像传感器特性的变化、光学系统的透过率的变化的影响。因此，依赖于所要求的图像质量，需要精确地校正变化。可以如下校正变化。 0069 可以通过在相同的条件中调整将来自将被形成为每个图像传感器上的图像的对象（即，样品 225）的光，来校正照度、透过率和图像传感器特性方面的变化。因此，在成像之前，在其中没有东西放置在目标 B 上或者没有。

33、样品的玻璃板被插入其上的状态中，预先照射目标 B。如果图像传感器中不存在变化，则捕获图像，其中通过相同的照度照射每个图像传感器。与此对比，图像传感器的任何变化将导致图像传感器的每个图像之间的差别的检测。 0070 在检测到差别时，通过例如对于每个图像传感器的增益改变，利用软件来校准和校正该差别，使得在下一成像中校正该差别。可替代地，具有该差别的成像结果可以被反馈到从光源发射的光的量，以便通过控制单元 510（图 1 中示出的）控制光源来校准光量。可以通过控制流过可以快速地切换的 LED 的电流的量，或者通过快速地导通 / 截止 LED 来改变流过 LED 。

34、的电流的比，来控制来自光源的光量。 0071 在校准之后，执行样品的成像。该准备使得能够在每个离散照明单元处通过均匀的照度进行照射，引起图像质量的改善。 0072 上述变化可以通过使用通过分离地准备的光测量设备的测量的结果而被校正。例如，如图 14 中所示出的，半反射镜 135 被用在共轭光学系统 130 中以便通过光束的一部分，该光束的一部分由布置在与样品单元 B 等价的平面 B 处的至少一个光量监视器 136 测量。多个监视器被布置为与各个棒对应，或者布置较大图像传感器作为光量监视器136。在布置较大图像传感器的情况下，监视器 136 被分成各个照明区域，使得。

35、各个区域的蓄积的照度被计算作为图像传感器的照度。共轭光学系统 130 包含前透镜组 131 和后透镜组 132。 0073 可替代地，可以测量进入棒之前的光量。图 15A 和图 15B 示出了光学系统，其用于由透镜阵列 112a 准直来自光源 111 的光束并且由透镜阵列 112b 使它们聚集。图 15A 是侧视图并且图 15B 是系统的顶部平面图。在透镜阵列 112a 和 112b 之间设置半反射镜 118 以便分割光束，使得分割的光束由光测量设备 117 测量。可以通过如图 15A 和图 15B 中所示出的多个光测量设备 117、或者被分成与每个棒对应的照明区域的较大图像。

36、传感器，来执行该测量，以使得通过蓄积其照度来计算每个区域的照度。 0074 在图 14 以及图 15A 和图 15B 中，使用棒积分器，但是在利用半反射镜和光测量设备测量光量时可以使用透镜阵列。 0075 如上所述，在具有多个棒积分器的配置中，光束需要被供应给每个棒的端面。为了消除频繁地替换光源，光源单元可以被配置为从多个光源供应光束到一个棒。 0076 图 16A 和图 16B 以及图 17 示出了这种配置。图 16A 是示出了其中多个光源 111 将光束发射到一个棒积分器 121 的情况的侧视图。图 16B 是示出了在从光源 111 的自由端面看时光源 111 和棒。

37、积分器 121 之间的位置关系的前视图。在图 16A 和图 16B 中，各具有多个光源（例如，在图 16A 和图 16B 中为四个）的一组发光单元（例如，图 16A 和图 16B 中为 16 套）被设置有适合于布置棒积分器以便将来自光源的光束供应到一个棒积分器的基板。说明书 CN 103080809 A 9 8/8 页 10 0077 在该情况下，使用多个小光源而不是大光源。这消除光源合成单元（诸如棱镜）的必要性，并且该配置不要求冷却机制或者要求小的光源。因此，该配置减少替换光源的频率，并且使光源单元小型化。 0078 图 17 示出了其中被设置有多个光源。

38、通道的光源单元 110 和各沟道能够调节光量的配置。多个光纤束（fiber bundle） 114 从光源单元 110 延伸以便将光引导到棒积分器 121。在该示例性示例中，由于有光纤束，光源单元具有比上述情况的尺寸大的尺寸，但是便于光线的牵引（drawing），由此可以通过在成像设备上适当地布置光源单元使得光纤束可以将光引导到棒积分器，来防止整个设备的尺寸增大。因为由光源的个体特性和热量所引起的光量的变化不具有比其中通过一个光源增大光量的情况更大的效果，所以如上所述的多个光源的光的量的增大也得到了一致的图像质量（防止图像质量的劣化）。 0079 虽然已经参考。

39、示例性实施例描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于所公开的示例性实施例。以下权利要求的范围将被给予最宽的解释从而包括所有的修改、等同结构与功能。 0080 本申请要求 2010 年 9 月 10 日提交的日本专利申请 No.2010-203158 和 2011 年 6 月 20 日提交的日本专利申请 No.2011-136534 的优先权，上述两个申请的全部内容通过参考被并入于此。说明书 CN 103080809 A 10 1/19 页 11 图 1 图 2A 说明书附图 CN 103080809 A 11 2/19 页 12 图 2B 图 3 说明书附图。

40、 CN 103080809 A 12 3/19 页 13 图 4 说明书附图 CN 103080809 A 13 4/19 页 14 图 5 说明书附图 CN 103080809 A 14 5/19 页 15 图 6A 图 6B 说明书附图 CN 103080809 A 15 6/19 页 16 图 6C 图 7A 说明书附图 CN 103080809 A 16 7/19 页 17 图 7B 图 7C 说明书附图 CN 103080809 A 17 8/19 页 18 图 7D 图 7E 说明书附图 CN 103080809 A 18 9/19 。

41、页 19 图 7F 图 8A 说明书附图 CN 103080809 A 19 10/19 页 20 图 8B 图 8C 说明书附图 CN 103080809 A 20 11/19 页 21 图 8D 图 8E 说明书附图 CN 103080809 A 21 12/19 页 22 图 8F 图 9A 说明书附图 CN 103080809 A 22 13/19 页 23 图 9B 图 9C 说明书附图 CN 103080809 A 23 14/19 页 24 图 10 说明书附图 CN 103080809 A 24 15/19 页 25 图 11 图 12 说明书附图 CN 103080809 A 25 16/19 页 26 图 13A 图 13B 图 14 说明书附图 CN 103080809 A 26 17/19 页 27 图 15A 图 15B 说明书附图 CN 103080809 A 27 18/19 页 28 图 16A 图 16B 说明书附图 CN 103080809 A 28 19/19 页 29 图 17 说明书附图 CN 103080809 A 29 。

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