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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine multispektrale Bildaufnahmevorrichtung
mit spektralen Empfindlichkeitscharakteristiken von vier oder mehr Bändern. Die
vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine Adapterlinse, die
in einem Zwischenabschnitt zwischen einem optischen Abbildungssystem
und einem Bildaufnahmesystem, welches ein Farbbild aufnehmen kann,
eingesetzt verwendet wird, um eine wie oben genannte multispektrale
Bildaufnahmevorrichtung zu bilden.
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Stand der
Technik
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Unlängst wurde,
um Farben eines Gegenstandes mit hoher Wiedergabetreue wiedergeben
zu können,
ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem eine multispektrale Bildaufnahmevorrichtung,
die in der Lage ist, ein Bild von vier oder mehr Bändern aufzunehmen,
verwendet wird, mehr bestimmte spektrale Informationen eines Gegenstandes
als ein Bild zu erhalten und aufzuzeichnen.
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Bildaufnahmevorrichtungen
für vier
oder mehr Bänder
sind beispielsweise in der US-PS 5,864,364, den japanischen Patentanmeldungsveröffentlichungen
Nr. 2002-296114,
2003-23643 und 2003-87806 etc. beschrieben. Die US-PS 5,864,364 beschreibt
eine Vorrichtung, die einen Drehfilter verwendet, in welchem eine
Mehrzahl von optischen Bandpassfiltern umfangsseitig angeordnet
ist, um eine mehrbandige Bildaufnahme auf Zeitteilbasis zu erreichen.
Die japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2002-296114
beschreibt demgegenüber
eine Vorrichtung, welche problemlos eine mehrbandige Aufnahme eines
Bildes unter Verwendung eines Filters durchführt, der ein spektrales Wellenlängenband
in eine Mehrzahl von Bändern
zerlegt. weiterhin beschreiben die japanischen Patentanmeldungsveröffentlichungen
Nr. 2003-23643 und 2003-87806 Anordnungen einer multispektralen
Kamera, die in der Lage ist, gleichzeitig eine Mehrzahl von Bändern aufzunehmen.
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Bei
dem Schema gemäß der US-PS 5,864,364
werden Bilder von Bändern
synchron mit einer Drehung des Filters aufgenommen. Daher benötigt dieses
Schema eine gewisse Zeit zur Aufnahme eines mehrbandigen Bildes
und ist somit nicht geeignet zur Aufnahme an einem sich bewegenden
Objekt. Das in der japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung
Nr. 2002-296114 beschriebene Schema benötigt den Vorgang eines Filteraustauschs.
Um diesen Vorgang zu automatisieren, ist ein System notwendig, welches
für eine
multispektrale Bildaufnahme spezialisiert ist. Weiterhin beschreiben
die japanischen Patentanmeldungsveröffentlichungen Nr. 2003-23643
und 2003-87806 eine Kamera, welche für mehrbandige Bildaufnahme
spezialisiert ist, welche nur eine derartige Bildaufnahme erzielt,
wobei im Vergleich zu einer herkömmlichen
dreibandigen RGB-Kamera Abstriche bei Empfindlichkeit und Auflösung gemacht
werden müssen.
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Beschreibung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung wurde angesichts der obigen Ausführungen
gemacht und hat als Aufgabe, eine mehrbandige Bildaufnahmevorrichtung
bereit zu stellen, welche problemlos unter Verwendung eines herkömmlichen
RGB-Farbabbildungssystems konfigurierbar ist, sowie eine Adapterlinse
hierfür.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine multispektrale Bildaufnahmevorrichtung
mit unterschiedlichen Spektralempfindlichkeitscharakteristiken von
vier oder mehr Bändern
bereitgestellt, welche aufweist:
ein abbildendes optisches
System;
ein teilendes optisches System, welches einen Lichtstrahl
von einem Bild von dem optischen Abbildungssystem in eine Mehrzahl
von Lichtstrahlen teilt und wieder entsprechende Bilder auf Teilbildausbildungsebenen
erzeugt; und
einen Kameraabschnitt mit einer Farbbildaufnahmevorrichtung,
welche eine Bildausbildungsposition auf den Teilbildausbildungsebenen
hat.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Adapterlinse
verwendet, welche zwischen ein optisches Abbildungssystem und einem
Kameraabschnitt mit einem Bildaufnahmesystem, welches in der Lage
ist, ein Farbbild aufzunehmen, eingesetzt wird, wobei die Adapterlinse ein
teilendes optisches System hat, welches einen Lichtstrahl von einem
Bild von dem optischen Abbildungssystem in eine Mehrzahl von Lichtstrahlen
teilt und wieder entsprechende Bilder auf Teilbildausbildungsebenen
bildet, optische Filter für
die Mehrzahl von geteilten Lichtstrahlen ausgebildet sind, und eine Charakteristik
von wenigstens einem der optischen Filter eine kammförmige Charakteristik ist,
welche in Wellenlängenbereichen
Spektralempfindlichkeitscharakteristiken von Primärfarben
eines Bildaufnahmesystems unterteilt, welches in dem Kameraabschnitt
angeordnet ist und in der Lage ist, ein Farbbild aufzunehmen.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnung
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1 ist
eine Ansicht, welche den Aufbau einer multispektralen Bildaufnahmevorrichtung
gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ist
eine Ansicht, welche ein Beispiel eines teilenden optischen Systems
zur Verwendung in der multispektralen Bildaufnahmevorrichtung gemäß der ersten
Ausführungsform
zeigt;
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3 ist
eine Grafik, welche spektrale Durchlassgradcharakteristiken eines
von zwei Bandpassfiltern zeigt, die in der multispektralen Bildaufnahmevorrichtung
gemäß der ersten
Ausführungsform
verwendet werden;
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4 ist
eine Grafik, welche spektrale Durchlassgradcharakteristiken des
anderen der zwei Bandpassfilter zeigt, die in der multispektralen
Bildaufnahmevorrichtung gemäß der ersten
Ausführungsform
verwendet werden;
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5 ist
eine Grafik, welche spektrale Empfindlichkeitscharakteristiken eines
einscheibigen Farbbildsensors zeigt, der in der multispektralen
Bildaufnahmevorrichtung gemäß der ersten
Ausführungsform
verwendet wird;
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6 ist
eine Ansicht, welche Grundlagen der Bildsynthese in der ersten Ausführungsform zeigt;
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7 ist
eine Grafik, welche spektrale Empfindlichkeitscharakteristiken von
jeweiligen Bändern zeigt,
erhalten durch die multispektrale Bildaufnahmevorrichtung gemäß der ersten
Ausführungsform;
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8 ist
eine Ansicht, die den Aufbau eines Kamerasystems zeigt, an welchem
eine Adapterlinse gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung anwendbar ist;
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9 zeigt
Grafiken zur Beschreibung von Grundlagen der Bildaufnahme im Fall
der Verwendung eines Vierfarbenbildsensors der ersten Ausführungsform;
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10 ist
eine Ansicht, die ein Beispiel eines Kamerasystems zeigt, welches
in der Lage ist, eine erste Abwandlung der ersten Ausführungsform
umzusetzen;
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11 ist
eine Ansicht, die den Aufbau einer multispektralen Bildaufnahmevorrichtung
gemäß der ersten
Abwandlung der ersten Ausführungsform zeigt;
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12 ist
eine Ansicht, die den Aufbau einer multispektralen Bildaufnahmevorrichtung
gemäß einer
zweiten Abwandlung der ersten Ausführungsform zeigt;
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13 ist
eine Ansicht, die ein Anzeigebeispiel eines Flüssigkristallbildschirms gemäß der zweiten
Abwandlung der ersten Ausführungsform zeigt;
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14 ist
eine Ansicht, welche ein anderes Anzeigebeispiel des Flüssigkristallbildschirms
gemäß der zweiten
Abwandlung der ersten Ausführungsform
zeigt;
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15 ist
eine Ansicht, die den Aufbau einer multispektralen Bildaufnahmevorrichtung
gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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16 ist
eine schematische Ansicht, in der ein Filteranbringteil von einer
Position nahe an der optischen Achse aus betrachtet wird;
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17 ist
eine Ansicht zur Beschreibung der Grundlagen einer Bildsynthese
bei der zweiten Ausführungsform;
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18 ist
eine Ansicht, die den Aufbau einer multispektralen Bildaufnahmevorrichtung
gemäß einer
dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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19 ist
eine schematische Ansicht, bei der ein Filteranbringteil aus einer
Position nahe der optischen Achse aus betrachtet wird;
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20 ist
eine Ansicht zur Beschreibung von Grundlagen einer Auflösungsbearbeitung
gemäß der dritten
Ausführungsform;
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21 ist
ein Diagramm, welches ein Anordnungsbeispiel eines Bildverarbeitungsabschnittes
in der dritten Ausführungsform
zeigt;
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22 ist
eine Ansicht, die einen Aufbau einer multispektralen Bildaufnahmevorrichtung
gemäß einer
vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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23 ist
eine schematische Ansicht, bei der ein Filteranbringteil aus einer
Position nahe an der optischen Achse aus betrachtet wird;
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24 ist
eine Ansicht, welche ein Anzeigebeispiel eines Flüssigkristallbildschirms
in einem Auflösungprioritätsmodus
für den
Fall zeigt, bei dem ein Bildaufnahmemodus in Form von Buchstaben
angezeigt ist;
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25 ist
eine Ansicht, welche ein Anzeigebeispiel des Flüssigkristallbildschirms in
dem Auflösungsprioritätsmodus
für den
Fall zeigt, dass der Bildaufnahmemodus in Form einer Figur oder
eines vereinfachten Symbols angezeigt ist;
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26 ist
eine Ansicht, welche ein Pixelfeld eines Farbbildsensors zeigt;
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27 ist
eine Ansicht, welche nur G-Pixel zeigt, die aus dem Pixelfeld von 26 extrahiert sind;
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28 ist
eine Ansicht, welche die Lagebeziehung zwischen Pixeln eines Filters
a und denjenigen eines Filters d zeigt;
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29 ist
eine Ansicht, welche die Lagebeziehung zwischen Pixeln eines Filters
b und denjenigen eines Filters d zeigt;
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30 ist
eine Ansicht, welche die Lagebeziehung zwischen Pixeln eines Filters
c und denjenigen eines Filters d zeigt;
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31 ist
eine Ansicht, welche den Abstand von synthetisierten Pixeln zeigt;
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32 ist
eine Ansicht, die ein Anzeigebeispiel des Flüssigkristallbildschirms in
einem Dynamikbereichprioritätsmodus
für den
Fall zeigt, dass der Bildaufnahmemodus in Form von Buchstaben angezeigt
ist;
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33 ist
eine Ansicht, die ein Anzeigebeispiel des Flüssigkristallbildschirms in
einem Dynamikbereichprioritätsmodu
für den
Fall zeigt, dass der Bildaufnahmemodus in Form einer Figur oder
eines vereinfachten Symbols angezeigt ist;
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34 ist
eine Ansicht, die ein Anzeigebeispiel des Flüssigkristallbildschirms in
dem Farbreproduzierbarkeits-Prioritätsmodus für den Fall zeigt, dass der
Bildaufnahmemodus in Form von Buchstaben angezeigt ist;
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35 ist
eine Ansicht, die ein Anzeigebeispiel des Flüssigkristallbildschirms in
dem Farbreproduzierbarkeits-Prioritätsmodus für den Fall zeigt, dass der
Bildaufnahmemodus in Form einer Figur oder eines vereinfachten Symbols
gezeigt ist; und
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36 zeigt
Grafiken zur Erläuterung
von Grundsätzen
der Bildaufnahme in dem Farbreproduzierbarkeits-Prioritätsmodus
der vierten Ausführungsform.
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Beste Art und Weise zur
Durchführung
der Erfindung
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Nachfolgend
wird die beste Art und Weise zur Durchführung der vorliegenden Erfindung
unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
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[Erste Ausführungsform]
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Gemäß 1 ist
eine multispektrale Bildaufnahmevorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gebildet durch ein optisches Abbildungssystem 10,
ein teilendes optisches System 12 und einen Kameraabschnitt 14,
wie in 1 gezeigt. Das teilende optische System 12 teilt
einen Lichtstrahl eines Bildes von dem optischen Abbildungssystem
in eine Mehrzahl von Strahlen und veranlasst, dass die geteilten
Lichtstrahlen jeweils wieder Bilder auf ihren eigenen Teilbildausbildungsebenen
bilden. Der Kameraabschnitt 14 enthält einen einscheibigen Farbbildsensor 16,
der Bildausbildungspositionen auf den Teilbildausbildungsebenen hat.
Bei der multispektralen Bildaufnahmevorrichtung mit diesem Aufbau
bildet Licht von einem nicht gezeigten Objekt ein Objektbild auf
dem einscheibigen Farbbildsensor 16 des Kameraabschnittes 14 durch das
optische Abbildungssystem 10 und das teilende optische
System 12.
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2 zeigt
ein Beispiel des teilenden optischen Systems 12 gemäß obiger
Beschreibung und die Arbeitsweise hiervon wird beschrieben. Genauer gesagt,
das teilende optische System 12 wird gebildet durch eine
Kollimatorlinse 18, Spiegel 20a und 20b und
Umkehrkehrspiegel 22a und 22b, sowie eine Bildausbildungslinse 24.
Wenn das Objektbild auf einer Primärbildausbildungsebene 26 durch
das optische Abbildungssystem 10, das in dieser Figur nicht gezeigt
ist, gebildet wird, wird das Bild durch die Kollimatorlinse 18 in
paralleles Licht umgewandelt und durch die Spiegel 20a und 20b in
zwei parallele Strahlen aufgeteilt. Diese geteilten Lichtstrahlen
werden jeweils von den Umkehrspiegeln 22a oder 22b umgelenkt
und laufen durch Filteranbringteile 28a und 28b.
Die Strahlen bilden Bilder auf Teilbildausbildungsebenen 30a und 30b mittels
der Bildausbildungslinse 24. Wenn sich in den Filteranbringteilen 28a und 28b nichts
befindet, werden auf den Teilbildausbildungsebenen 30a und 30b die
gleichen Bilder ausgebildet. Masken 32a und 32b werden
verwendet, um zu verhindern, dass Bilder aufgrund der Teillichtpfade
sich in den Bildausbildungsebenen jeweils überlappen.
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In
der vorliegenden Ausführungsform
ist der einscheibige Farbbildsensor 16 gemäß 1 in
den Teilbildausbildungsebenen 30a und 30b von 2 angeordnet.
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Wie
ebenfalls in 1 gezeigt, sind an den Filteranbringteilen 28a und 28b Filter 34a und 34b angebracht.
Daher wird ein Bild, welches den Filter 34a durchlaufen
hat, an der oberen Hälfte
des einscheibigen Farbbildsensors 16 ausgebildet. Ein anderes
Bild, welches den Filter 34b durchlaufen hat, wird auf
der unteren Hälfte
hiervon ausgebildet.
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Der
hierbei verwendete Filter 34a ist ein Bandpassfilter mit
einem kammförmigen
spektralen Durchlassgrad, wie in 3 gezeigt.
Der andere Filter 34b ist ein Bandpassfilter mit einem kammförmigen spektralen
Durchlassgrad gemäß 4.
Die vorliegende Ausführungsform
verwendet als Farbbildsensor den einscheibigen Farbbildsensor 16,
bei dem RGB-Farbfilter in einem Beyer-Feld in jedem Pixel angeordnet
sind. Die RGB-Filter dieses einscheibigen Farbbildsensors 16 haben
jeweils Spektralformen, wie in 5 gezeigt.
Im Gegensatz hierzu haben die Bandpassfilter als die Filter 34a und 34b die oben
erwähnten
kammförmigen
spektralen Durchlassgrade. Die Bandpassfilter erlauben Licht von
ungefähr
der Hälfte
eines jeden RGB-Wellenlängenbandes,
durchzulaufen. Daher wird ein von dem einscheibigen Farbbildsensor 16 gelesenes
Bildsignal in obere und untere Hälften
geteilt, welche miteinander synthetisiert werden, um eine 6-bandige
Bildaufnahme zu realisieren. Das heißt, gemäß 6 wird ein Bild 36,
das von dem einscheibigen Farbbildsensor 16 ausgegeben
wird, in eine obere Hälfte,
welche ein Bild 38 auf der Teilbildausbildungsebene 30a ist
und eine untere Hälfte
geteilt, welche ein Bild 40 auf der Teilbildausbildungsebene 30b ist.
Durch Synthetisierung dieser Bilder kann ein 6-bandiges Farbbild 42 erhalten
werden. In diesem Fall sind die Spektralempfindlichkeitscharakteristiken
der sechs Bänder
in 7 gezeigt. Diese 6-bandige Synthetisierungsbearbeitung
kann von einem nicht gezeigten, jedoch in dem Kamerabschnitt 14 enthaltenen Prozessor
durchgeführt
werden oder durch eine Softwarebearbeitung nach Übertragung der aufgenommenen
Bilddaten an einen Personal Computer oder dergleichen.
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Das
teilende optische System 12, welches wie oben beschrieben
mit den Filtern 34a und 34b ausgestattet ist,
ist als die Adapterlinse der ersten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung konfiguriert. Als übliches
Farbkamerasystem eines in 8 gezeigten
Typs, bei dem das optische Abbildungssystem 10 und der
Kameraabschnitt 14 durch eine Linsenhalterung 44 voneinander
trennbar sind, gibt es beispielsweise eine einlinsige Reflexkamera, eine
TV-Kamera mit austauschbaren Linsen, eine digitale Kamera etc. Daher
ist die Adapterlinse gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
bei dieser Art von Kamerasystem zwischen das optische Abbildungssytem 10 und
dem Kameraabschnitt 14 gesetzt, so dass eine 6-bandige Bildaufnahme
ermöglicht
ist.
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Obwohl
die vorliegende Ausführungsform keinen
Infrarot-Beschneidungsfilter verwendet, könnten auch Bilddaten, welche
eine längerwellige
rote Wellenlänge
abdecken, erhalten werden. Diese Wellenlänge ist ein effektiver Wellenlängenbereich
für verschiedene
Beobachtungen. Die Anwendung einer Messung unter Verwendung eines
Infrarot-Beschneidungsfilters oder dergleichen stellt jedoch keine
Abweichung von der Idee der vorliegenden Erfindung dar.
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Die
vorliegende Ausführungsform
deckt auch einen einscheibigen Farbbildsensor mit einem dreifarbigen
RGB-Filterfeld als ein Beispiel des einscheibigen Farbbildsensors 16 ab,
der nicht auf drei Farben beschränkt
ist. Ein anderer Bildsensor mit einem Farbfilterfeld von vier oder
mehr Farben kann auch verwendet werden. Im Fall eines vierfarbigen Filterfelds
werden die Grundlagen einer mehrbandigen Bildaufnahme unter Bezugnahme
auf 9 beschrieben. Bezugszeichen 46 bezeichnet
die Spektralempfindlichkeitscharakteristik von Pixeln entsprechend
den jeweiligen Farben des vierfarbigen Filterfelds. Bezugszeichen 48 bezeichnet
eine Wellenlängendurchlassgradcharakteristik
des Filters 34a für
den Fall, dass ein Farbbildsensor mit der oben erwähnten Spektralempfindlichkeitscharakteristik
verwendet wird. Bezugszeichen 50 bezeichnet eine Wellenlängendurchlassgradcharakteristik
des Filters 34b. Produkte, die erhalten werden durch Multiplizieren
der Spektralempfindlichkeitscharakterstik 46 von Pixeln
entsprechend den jeweiligen Farben des vierfarbigen Filterfeldes
mit der Wellenlängendurchlassgrad-Charakteristik 48 des
Filters 34a sind daher Spektralempfindlichkeitscharakteristiken 52 von
Bilddaten, welche den Filter 34a durchlaufen. Ähnlich sind
Produkte, erhalten durch Multiplizieren der Spektralempfindlichkeitscharakteristik 46 von
Pixeln entsprechend den jeweiligen Farben des Vierfarbenfilterfeldes
mit der Wellenlängendurchlassgrad-Charakeristik 50 des
Filters 34b Spektralempfindlichkeitscharakteristiken 54 von
Bilddaten, welche durch den Filter 34b laufen. Somit können 8-bandige Spektralempfindlichkeitscharakteristiken 56 der
Bilddaten, welche durch den Filter 34a und 34b laufen, erhalten
werden. Somit können
eine multispektrale Bildaufnahmevorrichtung, welche Bilddatenteile
mit jeweils vier Bändern
erhalten kann und auch 8-bandige Bilddaten konstruiert werden.
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Der
Aufbau des Bildsensors zur Färbung
ist nicht auf ein Farbfilterfeld begrenzt, sondern es kann auch
ein dreischeibiger Typ oder vierscheibiger Typ von Farbbildaufnahmeeinheit
verwendet werden.
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[1. Abwandlung der ersten
Ausführungsform]
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Eine
Art von Kamerasystem mit der Linsenhalterung 44 hat oftmals
einen Linsensteuerabschnitt 58 zur Steuerung von Blende,
Fokus etc. innerhalb eines optischen Abbildungssystems 10' und Anschlüsse (ein
linsenseitiger Anschluss 60 und ein kameraseitiger Anschluss 62)
zur Herstellung einer Verbindung zwischen der Seite eines Kameraabschnittes 14' und dem Linsensteuerabschnitt 58 gemäß 10.
Bei dieser Art von Kamerasystem bestimmt, wenn das teilende optische
System 12 gemäß obiger
Beschreibung als Adapterlinse zwischen das optische Abbildungssystem 10' und den Kameraabschnitt 14' gesetzt wird,
der Kameraabschnitt 14', dass
die Linse nicht angebracht ist. Im Ergebnis arbeitet das System
nicht normal oder in manchen Fällen überhaupt
nicht.
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Somit
wird gemäß 11,
um einem solchen Kamerasystem zu entsprechen, ein teilendes optisches
System 12' mit
kleineren Anschlüssen
(einem linsenseitigen Relaisanschluss 64 und einem kameraseitigen
Relaisanschluss 66) als teilendes optisches System verwendet.
Im Fall des teilenden optischen Systems 12' mit diesem Aufbau können der kameraseitige
Anschluss 62 und der linsenseitige Anschluss 60 elektrisch
verbunden werden, indem dieses System 12' zwischen das optische Abbildungssystem 10' und den Kameraabschnitt 14' gesetzt wird.
Somit kann der Kameraabschnitt 14' normal betrieben werden.
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Ein
Informationsspeicherabschnitt 68, der elektrisch mit dem
kameraseitigen Relaisanschluss 66 verbindbar ist, kann
weiterhin in dem teilenden optischen System 12' angeordnet
sein. Auf diese Weise kann ein Prozessor 70 auf Seiten
des Kameraabschnittes 14' zu
der Erkennung veranlasst werden, dass das teilende optische System 12' angebracht worden
ist. Weiterhin kann die Verarbeitung eines Signals von dem einscheibigen
Farbbildsensor 16 von einer Verarbeitung für normale
Bildaufnahme auf eine andere Verarbeitung für mehrfarbige Bildaufnahme
umgeschaltet werden. Die in dem Informationsspeicherabschnitt 68 aufgezeichnete
Information beinhaltet Informationen betreffend die Modellnummer
des teilenden optischen Systems 12', Typen und Charakteristiken von
angebrachten Filtern 34a und 34b und Spektralempfindlichkeitscharakteristiken, Blenden-
und Fokuspositionen des einscheibigen Farbbildsensor 16 in
dem angeschlossenen Kameraabschnitt 14'. Dieser Informationsspeicherabschnitt 68 wird
durch einen elektrischen Schalter, einen Halbleiterspeicher etc.
gebildet.
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Der
Kameraabschnitt 14' kann
einen externen Ausgangsanschluss haben, um extern ein Bild auszugeben,
welches vom Prozessor 70 verarbeitet wurde, sowie verschiedene
Informationen, die in dem Informationsspeicherabschnitt 68 gespeichert
sind etc.
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[2. Abwandlung der ersten
Ausführungsform]
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Gemäß 12 ist
kein Filter in ein Filteranbringteil (beispielsweise das Filteranbringteil 28b)
innerhalb des teilenden optischen Systems 12' eingesetzt, während ein Filter (in diesem
Fall der Filter 34a) nur an dem anderen Filteranbringteil
(beispielsweise dem Filteranbringteil 28a) angebracht ist.
Der hier verwendete Filter 34a ist ein Filter mit einer
Charakteristik gemäß 3.
Im Ergebnis werden identische sechs Bänder durch schmale Bänder R1,
G1 und B1 und weite Bänder
R2, G2 und B2 gebildet. Die Effizienz der Verwendung von Licht wird
verbessert, so dass sich der Signal/Rauschabstand eines wiedergegebenen
Bildes verbessert.
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Ein
Kameraabschnitt 14'' hat einen Flüssigkristallbildschirm 72 und
kann ein Signal von dem einscheibigen Farbbildsensor 16 in
ein darstellbares Signal durch den Prozessor 70 umwandeln
und das Signal in Echtzeit darstellen. Im Ergebnis hiervon kann
ein Bild des momentan von dem einscheibigen Farbbildsensor 16 aufgenommenen
Bildes überprüft werden,
so dass Fokus, Gesichtsfeld, Belichtung etc. eingestellt werden
können.
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Das
heißt,
wenn das teilende optische System 12' nicht mit dem Prozessor 70 des
Kameraabschnittes 14'' verbunden ist,
arbeitet der Prozessor 70 in einem normalen Kameramodus
und bildet Bilddaten, welche von dem einscheibigen Farbbildsensor 16 erhalten
wurden, im wesentlichen direkt als Ausgangsbild. Der Prozessor 70 wandelt
weiterhin die gesamten Bilddaten in ein Datenformat um, welches auf
dem Flüssigkristallbildschirm 72 anzeigbar
ist und gibt die Daten an den Flüssigkristallbildschirm 72 aus.
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Wenn
im Gegensatz hierzu das teilende optische System 12' angeschlossen
wird, kann der Prozessor 70 Informationen lesen, die in
dem Informationsspeicherabschnitt 68 in dem teilenden optischen System 12' aufgezeichnet
sind und kann erkennen, dass kein Filter an dem Filteranbringteil 28b angebracht
ist. Weiterhin liest der Prozessor 70 Bilddaten nur von
den Teilbildausbildungspositionen entsprechend dem einscheibigen
Farbbildsensor 16 (in diesem Fall der Teilbildausbildungsebene 30b),
um ein Ausgangsbild zu bilden. Der Prozessor 70 wandelt das
Ausgangsbild in ein Datenformat, welches auf dem Flüssigkristallbildschirm 72 anzeigbar
ist und gibt das Bild an den Flüssigkristallbildschirm 72 aus. Als
Ergebnis hiervon kann eine Positionierung oder dergleichen auf gleiche
Weise wie einem normalen Kameramodus durchgeführt werden.
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Weiterhin
wird auf dem Flüssigkristallbildschirm 72 eine
Anzeige angegeben, die informiert, dass das teilende optische System 12' momentan angeschlossen
ist. Dies kann durch Buchstaben oder durch eine einfach verständliche
Figur dargestellt werden. Die 13 und 14 zeigen
Zustände
der angezeigten Informationen. Das heißt, 13 verwendet
eine Anzeige unter Verwendung von Buchstaben, beispielsweise wird "SPLIT" in einem Anzeigeteil 72a dargestellt,
was den Typ von teilenden optischen Systemen anzeigt, welches angeschlossen ist. 14 zeigt
den Fall der Anzeige mittels Figuren. Diese Informationsstücke können durch
Anzeigen von Informationen realisiert werden, welche Ausgangsbilddaten
entsprechend einem Bild eines Gegenstandes überlagert werden, welches von
dem einscheibigen Farbbildsensor 16 aufgenommen wird.
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Weiterhin
kann der an dem teilenden optischen System 12' angebrachte
Filtertyp auf dem Flüssigkristallbildschirm 72 angezeigt
werden.
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Beispielsweise
wird in 13 "1 NONE" in einem Anzeigeteil 72b angezeigt,
was den Filtertyp anzeigt, der am Filter 1 angebracht ist und "2 BPF" wird in einem anderen
Anzeigeteil 72c angezeigt, was den Filtertyp am Filter
2 angibt. 14 zeigt den Fall, in dem dies
durch Figuren angezeigt wird.
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Obgleich
oben ein Beispiel genannt wurde, bei dem kein Filter in das Filteranbringteil 28b eingesetzt
ist, kann eine Glasplatte oder dergleichen zur Anpassung der Länge eines
Lichtpfades an einen anderen aufgeteilten Lichtpfad angebracht werden.
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[Zweite Ausführungsform]
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Obgleich
die obige erste Ausführungsform eine
zweifache Teilung verwendet, kann mit dem gleichen Aufbau ein vierfachteilendes
optisches System konfiguriert werden. Ein Beispiel der Verwendung
eines vierfachteilenden optischen Systems wird nun als zweite Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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15 ist
eine Ansicht, welche den Aufbau einer multispektralen Bildaufnahmevorrichtung
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
zeigt, welche ein vierfachteilendes optisches System 12'' verwendet. 16 ist
eine schematische Ansicht, in der das Filteranbringteil 28 von
einer Position nahe der optischen Achse aus betrachtet wird. Der
Teil des Filteranbringteils 28, der gestrichelt eingefasst
ist, hat eine Anordnung, bei der Filter an Positionen angebracht
werden, welche jeweils vier geteilten Lichtpfaden entsprechen, wie
in 16 gezeigt. Die geteilten Lichtpfade sind jeweils
mit a, b, c und d bezeichnet und entsprechende Filter sind jeweils
als Filter 34a, 34b, 34c und 34d bezeichnet.
Entsprechende Bildausbildungspositionen auf einem einscheibigen Farbbildsensor 16 sind
jeweils als Bildausbildungsebenen a, b, c und d bezeichnet.
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Die
Filter 34a und 34b verwenden die gleichen Filter
wie die in 1 verwendeten. Der Filter 34c verwendet
eine transparente Glasplatte. Der Filter 34d verwendet
einen ND-Filter mit einem Durchlassgrad von 5%. Ein Lichtstrahl,
der durch das optische Abbildungssystem 10' gelaufen ist, wird von dem teilenden
optischen System 12'' in vier Strahlen aufgeteilt,
welche jeweils durch die Filter 34a, 34b, 34c und 34d laufen
und auf den Bildausbildungsebenen a, b, c und d abgebildet werden.
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Der
Kameraabschnitt 14'' hat einen Flüssigkristallbildschirm 72 und
kann ein Signal von dem einscheibigen Farbbildsensor 16 in
ein darstellbares Signal mittels des Prozessors 70 umwandeln
und das Signal in Echtzeit darstellen. Im Ergebnis hiervon kann
ein Bild des Objekts, welches momentan von dem einscheibigen Farbbildsensor 16 aufgenommen wird, überprüft werden,
so dass Fokus, Gesichtsfeld, Belichtung etc. einstellbar sind. Das
heißt,
wenn das teilende optische System 12'' angeschlossen
wird, liest der Prozessor 70 des Kameraabschnittes 14'' in dem Informationsspeicherabschnitt 68 des
teilenden optischen Systems 12'' aufgezeichnete
Informationen und erkennt, dass der Filter 34c ein transparenter
Filter ist. Der Prozessor 70 liest weiterhin Bilddaten
der Bildausbildungsebene c als Teilbildausbildungsposition entsprechend
dem Filter 34c des einscheibigen Farbbildsensors 16 und
zeigt die Bilddaten auf dem Flüssigkristallbildschirm 72 an.
Auf diese Weise kann eine Positionierung oder dergleichen auf gleiche
Weise wie in einem normalen Kameramodus durchgeführt werden.
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17 ist
eine Ansicht, welche den Zustand von Bildern auf jeweiligen Bildausbildungsebenen, erhalten
von dem einscheibigen Farbbildsensor 16 zeigt. Wie in der
obigen ersten Ausführungsform kann
ein multispektrales Bild von sechs Bändern gemäß 7 durch
Kombination eines Bilds 74 der Bildausbildungsebene a und
eines Bildes 76 der Bildausbildungsebene b erhalten werden.
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Ein
Bild 78, welches durch den Filter 34c gelaufen
ist (z. B. eine transparente Glasplatte), wird auf der Bildausbildungsebene
c erhalten. Daher kann dieses Bild 78 als neunbandige Bilddaten
behandelt werden, welche die Charakteristiken der sechs Bänder mit
anderen drei Bändern
gemäß 5 kombinieren.
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Weiterhin
bildet Licht, welches durch den ND-Filter mit einem Durchlassgrad von 5%
gelaufen ist, ein Bild auf der Bildausbildungsebene d. Selbst wenn
daher ein sehr heller Teil, der eine Lichthofbildung in der Bildausbildungsebene
c bewirken kann, in dem Bildschirm enthalten ist, kann ein Bild 80 ohne Weißüberzeichnung
erhalten werden. Es erfolgt eine Synthetisierung derart, dass ein
weißer
Teil kompensiert wird, der sich in einem wiedergegebenen Bild befindet,
welches durch eine Synthetisierungsverarbeitung der oben genannten
neun Bänder
erhalten wird. Selbst wenn daher ein heller Teil in dem Bildschirm
vorhanden ist, kann ein Farbbild 82 auf diese Weise ohne
Weißüberzeichnung
erhalten werden.
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In
diesem Fall wird nur der ND-Filter verwendet; ein kammförmiger Bandpassfilter,
wie er für
die Filter 34a und 34b verwendet wird, kann in
Kombination mit dem ND-Filter verwendet werden. Beispielsweise können die
Filter 34a und 34b so konfiguriert sein, dass
sie den gleichen Aufbau haben. Ein kammförmiger Filter zur Verwendung
für den
Filter 34a und ein ND-Filter werden zusammen als Filter 34c verwendet.
Als Filter 34d werden ein kammförmiger Bandpassfilter, wie
er für
den Filter 34b verwendet wird und ein ND-Filter zusammen
verwendet. Bei dieser Anordnung werden Bilder der Filter 34a und 34c miteinander
synthetisiert und Bilder der Filter 34b und 34d werden
miteinander synthetisiert. Somit kann ein sechsbandiges multispektrales
Bild ohne Weißüberzeichnung
erhalten werden.
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Als
ein Verfahren zur Synthetisierung eines Bildes durch einen ND-Filter
und eines anderen Filters ohne ND-Filter kann ein allgemeines Synthetisierungsverfahren
verwendet werden, z. B. ein Verfahren zur Synthetisierung eines
durch einen ND-Filter erhaltenen Bildes in einen Lichthofteil eines
anderen Bildes, der ohne ND-Filter
erhalten wurde oder ein Verfahren zur Multiplizierung von Signalwerten
mit einem Koeffizienten entsprechend dem Durchlassgrad des ND-Filters
und durch Hochaddieren, um die Synthetisierung zu erhalten. Der
Durchlassgrad des ND-Filters ist nicht auf 5% beschränkt, sondern
die vorliegende Ausführungsform
kann auch unter Verwendung eines ND-Filters umgesetzt werden, der
für den
jeweiligen Anwendungszweck optimal ist.
-
Weiterhin
verwendet die vorliegende Ausführungsform
als Filter 34c eine transparente Glasplatte. Dies bedeutet,
dass der Filter keine Wellenlängenfilterungscharakteristik
hat. Der gleiche Effekt kann erhalten werden, wenn die Anordnung
so aufgebaut wird, dass an dieser Stelle nichts eingesetzt ist.
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[Abwandlung der zweiten
Ausführungsform]
-
Eine
Abwandlung der zweiten Ausführungsform
wird nachfolgend weiterhin unter Bezugnahme auf die 15 und 16 beschrieben.
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Bei
dieser Abwandlungsform kann jeder Filter 34a bis 34d,
welche an dem Filteranbringteil 28 angebracht sind, von
dem Benutzer abhängig
von den aufzunehmenden Objekten oder dem Verwendungszweck ausgetauscht
werden. Informationen über
einen ausgetauschten Filter können
als Filterbetriebsart vom Benutzer in dem Informationsspeicherabschnitt 68 aufgezeichnet
werden. Der Prozessor 70 des Kameraabschnittes 14'' führt eine Farbwiedergabeverarbeitung
auf der Grundlage dieser Betriebswahlinformation durch. Als Ergebnis
hiervon kann zu jedem Zweck eine genauere Farbwiedergabeverarbeitung
durchgeführt
werden.
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In 15 ist
der Informationsspeicherabschnitt 68 in dem teilenden optischen
System 12' ausgebildet.
Der Informationsspeicherabschnitt 68 kann jedoch auch so
konfiguriert sein, dass er in dem Kameraabschnitt 14'' oder dem optischen Abbildungssystem 10' angeordnet
ist.
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[Dritte Ausführungsform]
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18 ist
eine Ansicht, welche eine multispektrale Bildaufnahmevorrichtung
gemäß einer
dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt und ein vierfachteilendes optisches
System 12''' verwendet. Der Teil des Filteranbringteils 28,
der in dieser Figur gestrichelt angegeben ist, hat eine Struktur,
in der Filter an Positionen jeweils entsprechend den vier Teillichtpfaden
angebracht werden können, wie
in 19 gezeigt und was ähnlich zu den 15 und 16 ist.
Die aufgeteilten Lichtpfade sind jeweils mit a, b, c und d bezeichnet
und die entsprechenden Filter sind jeweils als Filter 34a, 34b, 34c und 34d bezeichnet.
Entsprechende Bildausbildungspositionen auf einem einscheibigen
Farbbildsensor 16 sind jeweils als Bildausbildungsebenen a,
b, c und d bezeichnet. In der vorliegenden Ausführungsform ist als Filter 34a oder 34b nichts
vorgesehen. Ein kammförmiger
Bandpassfilter mit der Charakteristik gemäß 3 wird als
Filter 34c verwendet und ein ND-Filter mit einem Durchlassgrad
von 5% wird als Filter 34d verwendet. Das vierfachteilende optische
System 12''', wie es in der vorliegenden Ausführungsform
verwendet wird, hat einen Spiegeleinstellabschnitt 84,
der in der Lage ist, einen Spiegel in einem fein eingestellten Winkel
festzulegen. Als Spiegeleinstellabschnitt 84 enthält die vorliegende Ausführungsform
einen Spiegeleinstellabschnitt 80, der in der Lage ist,
den Winkel eines Lichtstrahls fein einzustellen, der durch den Filter 34b läuft. Dies
ermöglicht
eine Feineinstellung der Position eines Bildes auf der Bildausbildungsebene
b hinter dem Filter 34b. Unter Verwendung dieses Spiegeleinstellabschnittes 84 wird
der Spiegelwinkel vorab derart fein eingestellt, dass die Positionen
von Bildern des Objektes und die Relativposition von Pixeln des
einscheibigen Farbbildsensor 16 vertikal und horizontal um
eine halbe Pixelunterteilung relativ zu einem Bild verschoben werden,
welches durch den Filter 34b gelaufen ist.
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20 zeigt
die Beziehung zwischen den Pixelpositionen einer jeden Bildausbildungsebene
und der Position eines Objektbilds. In dieser Figur bezeichnet Bezugszeichen 86a Pixelpositionen
der Bildausbildungsebene a und Bezugszeichen 86b bezeichnet
Pixelpositionen der Bildausbildungsebene b. Ein Objektbild 88 der
Bildausbildungsebene b wird um einen halben Pixelabstand nach oben
und ebenfalls um einen halben Pixelabstand nach links gegenüber einem
anderen Objektbild 88 auf der Bildausbildungsebene a verschoben.
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Ein
Bildverarbeitungsabschnitt 90 wird gebildet durch einen
geometrischen Transformationsabschnitt 90A, einen Signalwertkorrekturabschnitt 90B, einen
weiten D-Bereichs-Signalverarbeitungsabschnitt 90C,
einen Farbtransformationsverarbeitungsabschnitt 90D, einen
Auflösungstransformationsverarbeitungsabschnitt 90E und
einen Ausgangsbildsynthetisierungsabschnitt 90F, wie in 21 gezeigt.
Falls notwendig, kann eine vorherige Einstellung verfügbar sein,
so dass diese Verarbeitungen so kombinierbar sind, dass gewünschte Ausgangsbilddaten
erhalten werden.
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Das
heißt,
Bilddaten von dem einscheibigen Farbbildsensor 16 werden
zur Korrektur von Verformungen und Abschattungen eines Objekts aufgrund des
optischen Abbildungssystem 10' und des teilenden optischen Systems 12''' für jede Bildausbildungsebene über den
geometrischen Transformationsabschnitt 90A und den Signalwertkorrekturabschnitt 90B des
Bildverarbeitungsabschnittes 90 korrigiert. Als Ergebnis
hiervon können
Daten eines Objektbildes frei von Verformungen und Abschattungen
erhalten werden. von Bilddaten, welche die Filter 34b und 34c durchlaufen
haben, können
sechsbandige multispektrale Bilddaten erhalten werden. Diese werden einer
Farbtransformationsverarbeitung mittels eines bestimmten Algorithmus
durch den Farbtransformationsverarbeitungsabschnitt 90D des
Bildverarbeitungsabschnittes 90 unterworfen. Im Ergebnis
kann eine genaue Farbinformation des Objekts erhalten werden. Weiterhin
werden Bilddaten, welche durch den Filter 34d gelaufen
sind und die oben erwähnten sechsbandigen
Bilddaten in Kombination miteinander verarbeitet. Auf diese Weise
können
Bilddaten ohne Weißüberzeichnung
erhalten werden. Bilddaten, welche durch den Filter 34a gelaufen
sind und andere Bilddaten, welche durch den Filter 34b gelaufen
sind, werden gemäß 20 zueinander
um eine halben Pixelabstand verschoben. Somit werden diese Bilddatenteile
durch den Auflösungstransformationsabschnitt 90E des
Bildverarbeitungsabschnittes 90 synthetisiert, so dass
diese Bilddatenteile in Bilddaten 92 mit einer hohen Auflösung transformiert werden.
Auf diese Weise können
Bilddaten mit hoher Auflösung
und genauer Farbwiedergabe ohne Weißüberzeichnung erhalten werden.
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Informationen,
die bei der Durchführung
der Farbtransformation verwendet werden, beispielsweise Spektralcharakteristikdaten,
Wiedergabebeleuchtungslichtdaten des teilenden optischen Systems 12', Farbanpassungsfunktionsdaten,
charakteristische Daten eines Objekts etc. können vorab in dem Informationsspeicherabschnitt 68 gespeichert
werden. Bei Bedarf können
diese Informationen aus dem Informationsspeicherabschnitt 68 ausgelesen
und für Berechnungen
verwendet werden.
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In
der vorliegenden Ausführungsform
ist der Bildverarbeitungsabschnitt 90 im Kameraabschnitt 14'' angeordnet. Die vorliegende Ausführungsform kann
als System aufgebaut werden, bei dem ein Bildsignalausgang von einem
externen Ausgangsanschluss (nicht gezeigt) des Kameraabschnittes 14'' einem elektronischen Prozessor,
beispielsweise einem Personal Computer oder dergleichen, eingegeben
wird. Diese Verarbeitung wird durch ein Programm des elektronischen
Prozessors durchgeführt.
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[Vierte Ausführungsform]
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22 ist
eine Ansicht, welche den Aufbau einer multispektralen Bildaufnahmevorrichtung
gemäß einer
vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt, welche ein vierfachteilendes optisches
System 12'''' verwendet.
In diesem Fall hat gemäß den 15 und 16 das
Filteranbringteil 28 einen Aufbau, bei dem Filter an Positionen
jeweils entsprechend den vier aufgeteilten Lichtpfaden gemäß 23 eingesetzt
werden können.
Die aufgeteilten Lichtpfade sind jeweils mit a, b, c und d bezeichnet
und die entsprechenden Filter sind jeweils als Filter 34a, 34b, 34c und 34d bezeichnet.
Entsprechende Bildausbildungspositionen auf einem einscheibigen Farbbildsensor 17 sind
jeweils als Bildausbildungsebene a, b, c und d bezeichnet.
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In
der vorliegenden Ausführungsform
sind wellenlängenabstimmbare
Filter, von denen jeder in der Lage ist, zwischen einer Mehrzahl
unterschiedlicher Durchlassgradwellenlängencharakteristiken mittels
eines elektrischen Signals umzuschalten, als Filter 34a bis 34d angebracht.
Diese wellenlängenabstimmbaren
Filter können
geschaltet werden, um Charakteristiken gemäß den 3 oder 4 oder Charakteristiken
des ND-Filters mit einem Durchlassgrad von 5% zu haben. Diese vier
abstimmbaren Filter sind mit einem Filtersteuerabschnitt 94 verbunden und
der Filtersteuerabschnitt 94 ist mit dem Prozessor 70 des
Kameraabschnitts 14'' über einen
kameraseitigen Relaisanschluss 66 des teilenden optischen
Systems 12'''' und
einen kameraseitigen Anschluss 62 des Kameraabschnittes 14'' verbunden. Weiterhin ist die vorliegende
Ausführungsform
mit einem Moduswahlabschnitt 96 versehen, der es Benutzern
ermöglicht,
Einstellungen von Filtercharakteristiken und einen Verarbeitungsmodus
des Prozessors 70 auszuwählen und festzulegen. Dieser
Moduswahlabschnitt 96 ist ebenfalls mit dem Prozessor 70 des
Kameraabschnittes 14'' durch den kameraseitigen
Relaisanschluss 66 des teilenden optischen Sytems 12'''' und dem kameraseitigen
Anschluss 62 des Kameraabschnittes 14'' verbunden.
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Weiterhin
sind Umkehrspiegel des teilenden optischen Systems 12'''' jeweils mit
einem Spiegelantriebssteuerabschnitt 98 versehen, der in
der Lage ist, den Winkel eines Umkehrspiegels mittels eines elektrischen
Signals fein einzustellen. Dieser Spiegelantriebssteuerabschnitt 98 ist
ebenfalls mit dem Prozessor 70 des Kameraabschnittes 14'' über den kameraseitigen Relaisanschluss 66 des
teilenden optischen Systems 12'''' und den kameraseitigen Anschluss 62 des
Kameraabschnitts 14'' verbunden.
Es sei festzuhalten, dass aus Gründen
der Einfachheit der Darstellung 22 nur
einen Spiegelantriebsteuerabschnitt 98 zeigt. Es sind jedoch
vier Spiegelantriebssteuerabschnitte 98 jeweils entsprechend
den Filtern 34a bis 34d vorgesehen. Diese Abschnitte sind
jeweils als Spiegelantriebssteuerabschnitte a, b, c und d bezeichnet.
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Weiterhin
ist das teilende optische System 12'''' mit einem externen Sensoranschluss 100 versehen,
an welchem ein externer Sensor angeschlossen werden kann. Dieser
externe Sensoranschluss 100 ist auch mit dem Prozessor 70 des
Kameraabschnitts 14'' über den
kameraseitigen Relaisanschluss 66 des teilenden optischen
Systems 12'''' und
dem kameraseitigen Anschluss 62 des Kameraabschnittes 14'' verbunden.
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Weiterhin
ist der Flüssigkristallbildschirm 72 ein
Flüssigkristallbildschirm
mit hoher Farbskala, der eine LCD-Scheibe eines rahmensequentiellen
Schemas mit Lichtquellen in Form von vier Farb-LEDs verwendet. Dieser
Flüssigkristallbildschirm
mit hoher Farbskala hat einen breiteren Farbwiedergabebereich als
ein Bildschirm der drei Primärfarben
und ist in der Lage, "lebendige" Farben darzustellen,
welche mit einer Farbanzeige der drei Primärfarben nicht korrekt darstellbar
sind.
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Die
multispektrale Bildaufnahmevorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform
mit dem Aufbau gemäß obiger
Beschreibung arbeitet unterschiedlich abhängig von Betriebsarten, welche
vom Benutzer festgesetzt werden. Die Betriebsarten sind drei an
der Zahl, das heißt
ein Auflösungsprioritätsmodus,
ein Dynamikreichprioritätsmodus
und ein Farbreproduzierbarkeits-Prioritätsmodus. Der Benutzer kann
eine dieser Betriebsarten oder Moden durch Betätigung des Betriebsartwahlschalters 96 wählen. Nachfolgend
wird die Arbeitsweise für
jeden Modus beschrieben.
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Zuerst
wird der Auflösungsprioritätsmodus beschrieben.
Wenn der Prozessor 70 des Kameraabschnittes 14'' erkennt, dass der Auflösungsprioritätsmodus
durch den Moduswahlabschnitt 96 gewählt worden ist, veranlasst
der Prozessor 70, dass der Flüssigkristallbildschirm 72 eine
Anzeige darstellt, dass der "Auflösungsprioritätsmodus" gewählt wurde.
Dies kann in Form von Buchstaben oder durch eine einfach verständliche
Figur angegeben werden. Beispielsweise zeigt 24 den
Fall, dass der Bildaufnahmemodus durch Buchstaben angezeigt wird, indem "resolution priority
mode" in einem Anzeigeteil 72D beim
Bildaufnahmemodus dargestellt wird. 25 zeigt
ein Beispiel des Falls, bei dem der Bildaufnahmemodus durch eine
Figur oder ein vereinfachtes Symbol angegeben wird.
-
In
dem Auflösungsprioritätsmodus
schickt der Prozessor 70 ein Steuersignal an den Filtersteuerabschnitt 94 und
setzt den Filter 34a (wellenlängenabstimmbarer Filter a),
den Filter 34b (wellenlängenabstimmbarer
Filter b), den Filter Filter 34c (wellenlängenabstimmbarer
Filter c) und den Filter 34d (wellenlängenabstimmbarer Filter d)
jeweils auf den maximalen Durchlassgrad eines ND-Filters.
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Nachfolgend
schickt der Prozessor 70 ein Steuersignal an die Spiegeltreibersteuerabschnitte 98 (Spiegeltreibersteuerabschnitte
a, b und c), um die Winkel der Umkehrspiegel einzustellen. Das heißt, der
Spiegeltreibersteuerabschnitt a steuert den Winkel des Umkehrspiegels 22a,
so dass ein Bild an einer Position gebildet wird, welches gegenüber der Lagebeziehung
zwischen einem Objektbild, welches den Filter 34d durchlaufen
hat und den Pixeln um einen halben Pixelabstand nach rechts und
um einen halben Pixelabstand nach oben verschoben ist. Der Spiegeltreibersteuerabschnitt
b wird veranlasst, den Winkel des Umkehrspiegels 22b so
zu steuern, dass ein Bild an einer Position gegenüber der
Lagebeziehung zwischen dem Objektbild, welches durch den Filter 34d gelaufen
ist und Pixeln um einen halben Pixelabstand nach links und um einen
halben Pixelabstand nach oben verschoben ist. Der Spiegeltreibersteuerabschnitt
c wird veranlasst, den Winkel des Umkehrspiegels c (nicht gezeigt)
so zu steuern, dass ein Bild an einer Position gebildet wird, welche
aus der Lagebeziehung zwischen dem Objektbild, welches durch den
Filter 34d gelaufen ist und Pixeln um einen Pixelabstand
nach oben verschoben ist.
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Dieser
Zustand wird nun unter Bezugnahme auf die 26 bis 31 beschrieben.
Ein Feld eines RGB-Farbfilterfeldes ist in 26 gezeigt.
Aus diesem Feld tragen die G-Pixel wesentlich zur Auflösung bei.
Daher wird den G-Pixeln Aufmerksamkeit gewidmet. 27 zeigt
eine Darstellung, bei der alleine die G-Pixel extrahiert sind. Die
Spiegel werden wie oben beschrieben relativ zu den Lagebeziehungen
zwischen dem Objektbild und den Pixeln eingestellt. Um daher die
Positionen von Objektbildern in Ausrichtung zueinander zu bringen,
müssen
die Pixelpositionen in Richtungen entgegengesetzt zu den oben beschriebenen
Verschiebungsrichtungen bewegt und synthetisiert werden. Was die
Lagebeziehung zwischen den Pixeln des Filters 34a und derjenigen
des Filters 34d betrifft, so wird das Pixel 102 des
Filters 34a um einen halben Pixelabstand vom Pixel 104 des
Filters 34d nach links unten bewegt, wie in 28 gezeigt,
da das Objekt um einen halben Pixelabstand nach rechts oben verschoben
wurde. Ähnlich
bewegt sich gemäß 29 das
Pixel 106 des Filters 34b um einen halben Pixelabstand
vom Pixel 104 des Filters 34d aus nach rechts
unten. weiterhin bewegt sich gemäß 30 das
Pixel 108 des Filters 34c vom Pixel 104 des
Filters 34d aus um einen Pixelabstand nach unten. Durch
eine derartige Bewegung und jeweilige Synthetisierung der Pixel kann
eine Auflösung
mit einem Pixelabstand gemäß 31 erhalten
werden.
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Wenn
dieser Auflösungsprioritätsmodus
in einen anderem Modus geschaltet wird, schickt der Prozessor 70 ein
Steuersignal an die Spiegelantriebssteuerabschnitte 98,
so dass die Umkehrspiegel in ihre Ursprungslagen zurückgeführt werden.
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Somit
kann im Fall des Auflösungsprioritätsmodus
die Auflösung
ganz wesentlich verbessert werden.
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Nachfolgend
wird der Vorgang in dem Dynamikbereichprioritätsmodus beschrieben. Wenn der Prozessor 70 des
Kameraabschnittes 14'' erkennt, dass
von dem Moduswahlabschnitt 96 der Dynamikbereichprioritätsmodus
gewählt
wurde, veranlasst der Prozessor 70, dass der Flüssigkristallbildschirm 72 eine
Anzeige darstellt, dass der "dynamic
range priority mode" gewählt wurde.
Dies kann in Form von Buchstaben oder einer leicht verständlichen
Figur angegeben werden. 32 zeigt
den Fall, dass der Bildaufnahmemodus mit Buchstaben angegeben wird,
wobei „DR
priority" für den Bildaufnahmemodus in
dem Anzeigeteil 72D dargestellt wird. 33 zeigt das
Beispiel des Falls, dass der Bildaufnehmmodus durch eine Figur oder
ein vereinfachtes Symbol angezeigt wird.
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In
dem Dynamikreichprioritätsmodus
schickt zunächst
der Prozessor 70 ein Steuersignal an den Filtersteuerabschnitt 94 und
versetzt den Filter 34a (wellenlängenabstimmbarer Filter a)
in einen ND-Filter mit einem Durchlassgrad von 100% (maximaler Durchlassgrad),
den Filter 34b (wellenlängenabstimmbarer
Filter b) in einen ND-Filter
mit einem Durchlassgrad von 10%, den Filter 34c (wellenlängenabstimmbarer
Filter c) in einen ND-Filter mit einem Durchlassgrad von 1%, sowie
den Filter 34d (wellenlängenabstimmbarer
Filter d) in einen ND-Filter mit einem Durchlassgrad von 0,1%. Sodann
multipliziert der Bildverarbeitungsabschnitt 90 im Prozessor 70 Bilddaten,
welche durch den Filter 34b gelaufen sind, mit einem Koeffizienten,
um den Signalwert 10 mal zu vergrößern, multipliziert Bilddaten,
welche durch den Filter 34c gelaufen sind, mit einem anderen
Koeffizienten, um den Signalwert 100 mal zu vergrößern und
multipliziert Bilddaten, welche durch den Filter 34d gelaufen
sind, mit noch einem anderen Koeffizienten, um den Signalwert 1000
mal zu vergrößern. Weiterhin
werden die Ergebnisse miteinander synthetisiert. Auf diese Weise
kann der Dynamikbereich ganz wesentlich verbessert werden.
-
Nachfolgend
wird der Betrieb in dem Farbreproduzierbarkeits-Prioritätsmodus
beschrieben. Wenn der Prozessor 70 des Kameraabschnittes 14'' erkennt, dass der Farbreproduzierbarkeits-Prioritätsmodus
von dem Moduswahlabschnitt 96 gewählt wurde, veranlasst der Prozessor 70,
dass der Flüssigkristallbildschirm 72 eine
Anzeige angibt, dass der "color
reproducibility priority mode" gewählt wurde. Dies
kann in Form von Buchstaben oder einer leicht verständlichen
Figur angegeben werden. 34 zeigt
den Fall, bei dem der Bildaufzeichnungsmodus durch Buchstaben angegeben
wird, wobei die Schrift "color
reproducibility priority" im
Anzeigeteil 72D beim Bildaufnahmemodus gezeigt ist. 35 zeigt
das Beispiel des Falls, dass der Bildaufnahmemodus durch eine Figur
oder ein vereinfachtes Symbol angezeigt wird.
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In
dem Auflösungsprioritätsmodus
schickt zunächst
der Prozessor 70 ein Steuersignal an den Filtersteuerabschnitt 94 und
versetzt die Wellenlängendurchlassgradcharakteristik
eines jeden der Filter 34a (wellenlängenabstimmbarer Filter a),
des Filters 34b (wellenlängenabstimmbarer Filter b),
des Filters 34c (wellenlängenabstimmbarer Filter c)
und des Filters 34d (wellenlängenabstimmbarer Filter d)
fest. Das heißt,
die wellenlängenabstimmbaren
Filter werden so gesetzt, dass sich eine Wellenlängendurchlassgradcharakteristik 110a des
Filters 34a, eine Wellenlängendurchlassgradcharakteristik 110b des Filters 34b,
eine Wellenlängendurchlassgradcharakteristik 110c des
Filter 34c und eine Wellenlängendurchlassgradcharakteristik 110d des
Filter 34d ergibt, wie in 36 gezeigt.
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Mit
dem externen Sensoranschluss 100 ist ein Beleuchtungserkennungssensor 112 elektrisch verbunden.
Der Beleuchtungserkennungssensor 112 ist ein Sensor, der
in der Lage ist, die Beleuchtungsstärke, die Farbtemperatur, das
Spektrum etc. vom Beleuchtungslicht zu erkennen.
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Der
Bildverarbeitungsabschnitt 90 in dem Prozessor 70 enthält einen
Farbtransformationsverarbeitungsabschnitt 90D, wie in 21 gezeigt.
Obgleich in den Figuren nicht konkret dargestellt, hat der Farbtransformationsverarbeitungsabschnitt 90D einen
Beleuchtungsdatenspeicherabschnitt, um Daten von dem Beleuchtungserkennungssensor 112 zu speichern.
Weiterhin hat der Farbtransformationsverarbeitungsabschnitt 90D einen
Anzeigevorrichtungscharakteristik-Speicherabschnitt (nicht gezeigt), der eine
Mehrzahl von Vorrichtungsprofilen für das Anzeigesystem speichert.
In diesem Speicherabschnitt sind ein Profil eines externen Monitors
zur Anzeige eines Farbwiedergabebildes, ein Profil eines Flüssigkristallbildschirms
hoher Farbskala, wie der Flüssigkristallbildschirm 72 am
Kameraabschnitt 14'' etc. gespeichert.
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Im
Farbreproduzierbarkeits-Prioritätsmodus werden
die einzelnen Filter 34a bis 34d so gesetzt, dass sich
die oben beschriebenen wellenlängendurchlässigkeitscharakteristika
ergeben. Somit werden die ursprünglichen
Empfindlichkeitscharakteristiken 114 des einscheibigen
Farbbildsensors 116 gemäß 36 durch
die Filtercharakteristiken beeinflusst. Die spektralen Empfindlichkeiten
von Bilddaten, welche durch die Filter 34a bis 34d gelaufen
sind und den jeweiligen Bändern
entsprechen, werden dann in dieser Figur mit dem Bezugszeichen 116a bis 116d bezeichnet.
Mit diesen Charakteristiken werden die Bilder gleichzeitig aufgenommen.
Somit kann eine multispektrale Bildaufnahmevorrichtung mit 12 Bändern mit
den spektralen Empfindlichkeiten gemäß Bezugszeichen 118 in 36 gebildet
werden.
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Die
Farbtransformationsverarbeitung wird in dem Farbtransformationsverarbeitungsabschnitt 90D basierend
auf diesen Datenstücken
von 12 Bändern, Daten
von Beleuchtungslicht zum Zeitpunkt der Bildaufnahme, welche in
dem Beleuchtungsdatenspeicherabschnitt (nicht gezeigt, aber in dem Farbtransformationsverarbeitungsabschnitt 90D enthalten)
gespeichert sind und einem Profil des Flüssigkristallbildschirms mit
hoher Farbskala, gespeichert in dem Anzeigevorrichtungscharakteristik-Speicherabschnitt
(nicht gezeigt, jedoch in dem Farbtransformationsverarbeitungsabschnitt 90D ebenfalls
enthalten) durchgeführt.
Das Ergebnis wird auf dem Flüssigkristallbildschirm 72 in
Form des Flüssigkristallbildschirmes
mit hoher Farbskala dargestellt und die tatsächlichen Farben können genau auf
dem Flüssigkristallbildschirm 70 dargestellt
werden.
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Was
die Farbtransformationsverarbeitung betrifft, so lässt sich
ein genaues Farbwiedergabebild unter Verwendung eines Verfahrens
erhalten, wie es in der US-PS 5,864,364 beschrieben ist. Zur Transformationsverarbeitung,
die an einem Signal durchzuführen
ist, das an einen Flüssigkristallbildschirm hoher
Farbskala mit vier Primärfarben
ausgegeben wird, kann ein Verfahren gemäß der japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung
Nr. 2000-253263 verwendet werden.
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Obgleich
der externe Sensoranschluss 100 als in dem teilenden optischen
System 12'''' gemäß 22 enthalten
gezeigt ist, kann dieser Anschluss auch im Kameraabschnitt 14'' oder dem optischen Abbildungssystem 10' vorgesehen
sein. wenn der Beleuchtungserkennungssensor 112 nicht angeschlossen
ist, kann eine Farbwiedergabeverarbeitung durchgeführt werden,
indem mit Beleuchtungsbedingungen gearbeitet wird, welche in dem Farbtransformationsverarbeitungsabschnitt 90D vorab
gesetzt werden, und auf gleiche Weise wie Informationen von dem
Beleuchtungserkennungssensor 112 behandelt werden. Bei
der Farbtransformationsverarbeitung wird zur Anzeige eines Bildes
auf einem externen Monitor die Farbtransformationsverarbeitung mit
einem Profil eines entsprechendne Monitors durchgeführt, welches
aus Profilen externer Monitore ausgewählt wird, die in dem Anzeigevorrichtungscharakteristik-Speicherabschnitt
(nicht gezeigt, jedoch in dem Farbtransformationsverarbeitungsabschnitt 90D enthalten)
gespeichert sind. Als Ergebnis kann ein genaueres Farbwiedergabebild
dargestellt werden. In diesem Fall wird eine LED der vier Primärfarben
verwendet, so dass Farben, welche einen weiteren Bereich innerhalb
der Farbskala abdecken, angezeigt werden können. Für den Fall, dass Farben eines
aufzunehmenden Objektes sich innerhalb eines relativ engen Bereichs
in der Farbskala verteilen, können
genaue Farben auch mit einem Flüssigkristallbildschirm
dreier Primärfarben
wiedergegeben werden.
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Die
Arbeitsweisen in den drei Moden oder Betriebsarten wurden oben beschrieben.
Jedoch sind die Betriebsarten nicht auf die oben beschriebenen drei
beschränkt,
sondern es kann eine Anordnung derart erfolgen, dass sowohl die
Auflösung
als auch der Dynamikbereich mit Priorität behandelt werden oder die
Verarbeitung wird in einer komplexen Weise durchgeführt, indem
jeweils Gewichtungskoeffizienten für Auflösung, Dynamikbereich und Farbreproduzierbarkeit
festgesetzt werden.
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Die
vorliegende Erfindung wurde oben auf der Grundlage von Ausführungsformen
beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die
obige Ausführungsform
begrenzt, sondern verschiedene Abwandlungen und Anwendungen sind
selbstverständlich
innerhalb des Rahmens des Gegenstands der vorliegenden Erfindung
möglich.
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Beispielsweise
wurden die teilenden optischen Systeme 12, 20', 20'', 20''' und 20'''' als zwischen
die optischen Abbildungssystemen 10 und 10' und die Kameraabschnitte 14, 30' und 30'' setzbar und hiervon entfernbar
beschrieben. Das teilende optische System 12, 20', 20'', 20''' oder 20'''' und das optische
Abbbildungssystem 10 oder 10' können jedoch in einer integrierten
Struktur aufgebaut sein, welche an dem Kameraabschnitt 14, 30' oder 30'' anbringbar oder hiervon entfernbar
ist.
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Alternativ
kann das teilende optische System 12, 20', 20'', 20''' oder 20'''' und der Kameraabschnitt 14, 30' oder 30'' in einer integrierten Struktur
aufgebaut sein, welche an dem optischen Abbildungssystem 10 oder 10' anbringbar
oder hiervon entfernbar ist. Alternativ kann das teilende optische
System 12, 20', 20'', 20''' oder 20'''', das optische
Abbildungssystem 10 oder 10' und der Kameraabschnitt 14, 30' oder 30'' in einer integrierten Struktur
aufgebaut sein.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Eine
multispektrale Bildaufnahmevorrichtung mit unterschiedlichen Spektralempfindlichkeitscharakteristiken
für vier
oder mehr Bänder
ist so aufgebaut, dass sie ein optisches Abbildungssystem (10), ein
teilendes optisches System (12), welches einen Lichtstrahl
von einem Bild von dem optischen Abbildungssystem in eine Mehrzahl
von Lichtstrahlen teilt und wieder Bilder entsprechend auf Teilbildausbildungsebenen
(30a, 30b) und einen Kameraabschnitt (14)
aufweist, der einen einscheibigen Farbbildsensor (16) enthält und eine
Bildausbildungsposition auf den Teilbildausbildungsebenen hat.