JP2001296180A - Spectral image acquiring apparatus - Google Patents

Spectral image acquiring apparatus

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JP2001296180A
JP2001296180A JP2000111148A JP2000111148A JP2001296180A JP 2001296180 A JP2001296180 A JP 2001296180A JP 2000111148 A JP2000111148 A JP 2000111148A JP 2000111148 A JP2000111148 A JP 2000111148A JP 2001296180 A JP2001296180 A JP 2001296180A
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light
image acquisition
optical system
acquisition apparatus
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Yukihisa Tamagawa
恭久 玉川
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Mitsubishi Electric Corp
三菱電機株式会社
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a spectral image acquiring apparatus with superior wavelength characteristics without requiring a drive means.
SOLUTION: This spectral image acquiring apparatus is provided with a condensing optical system 3 for forming the middle image of a subject 1, a variable aperture 4 as a visual field limitation means that is placed near the focal point of the condensation optical system 3, a collimating optical system 7 for converting transmission light through the variable aperture 4 to parallel light, a dispersion element 8 for allowing a parallel light from the collimate optical system to have an angle difference for each wavelength, an image forming optical system 9 for obtaining the image of the subject by forming the image of light through the dispersion element, and an image pickup element 10 for converting the light intensity distribution of the subject image into an electrical signal.
COPYRIGHT: (C)2001,JPO

Description

【発明の詳細な説明】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 [0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば物体の波長特性を利用したリモートセンシングなどに用いる分光画像取得装置に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention is, for example, relates to spectroscopic image acquisition apparatus used such as remote sensing using a wavelength characteristic of the object.

【0002】 [0002]

【従来の技術】分光画像とは波長帯域を分けて撮像して取得した画像のことである。 BACKGROUND OF THE INVENTION A spectral image is an image obtained by imaging by dividing the wavelength band. 例えば、草葉は緑色、土は茶色というように、物体は固有の波長特性を有している。 For example, Kusaba green, soil and so brown, object has an inherent wavelength characteristics. 分光画像は、撮像する物体が何に属するかを識別したり、物体がどのような状態であるのかを調べるのに有効であり、リモートセンシングの分野において広く活用されている。 Spectral images, identify it belongs to what object of imaging is effective to examine whether it is any state object has been widely used in the field of remote sensing.

【0003】分光画像を取得する方法には様々な方法がある。 [0003] The method for obtaining a spectral image There are various ways. 例えば、図9は、特開昭61-99485号公報や特開平4-150593号公報に開示された従来の分光画像取得装置の一形態を示す構成図である。 For example, Figure 9 is a block diagram showing one form of a conventional spectroscopic image acquisition apparatus disclosed in JP-A-61-99485 and JP 4-150593. 図9において、1は撮像対像である被写体、24は撮像する被写体1の像を結ぶ結像光学系、10は画像を取得すべき波長帯域に対して感度のある例えばCCDのような検出器が2次元配列された撮像素子であり、結像光学系24によって形成された被写体像の光強度分布を電気信号に変換する。 9, the subject 1 is imaged pair images, 24 imaging optical system forms an image of an object 1 to be imaged, 10 a detector, such as a sensitive, for example, a CCD with respect to the wavelength band to be acquired image There is an imaging elements arranged two-dimensionally, and converts the light intensity distribution of the subject image formed by the imaging optical system 24 into an electric signal. 11はその電気信号を映像信号に変換する信号処理手段である。 11 is a signal processing means for converting the electrical signal to the video signal. また、21a、21b、21cはそれぞれ異なる波長帯域を透過する干渉フィルタであり、フィルタ保持部材22に固定されている。 Further, 21a, 21b, 21c are interference filter which transmits wavelength band different each of which is secured to the filter support member 22. 23はフィルタ保持部材を回転する駆動手段である。 23 is a driving means for rotating the filter support member.

【0004】次に動作を説明する。 [0004] Next, the operation will be described. 被写体1から発せられた全波長帯域の入射光線が分光画像取得装置に入射する。 Incident light of all wavelength bands emitted from the object 1 is incident on the spectral image obtainment apparatus. まず、干渉フィルタ21aが光路中に置かれる。 First, the interference filter 21a is placed in the optical path. 入射光のうちで干渉フィルタ21aを通過する波長帯のみの光が結像光学系24によって像を結び、撮像素子10 Light of only the wavelength band that passes through the interference filter 21a among the incident light forms an image by the imaging optical system 24, the imaging device 10
で検出されることにより、第1の波長帯の画像を取得することができる。 In by being detected, it is possible to obtain an image of the first wavelength band. 次に、駆動手段23によりフィルタ保持部材22を回転し、干渉フィルタ21aを干渉フィルタ21bに交換する。 Then, by rotating the filter support member 22 by the drive means 23, to replace the interference filters 21a to the interference filter 21b. これによって、同様にして第2の波長帯の画像を取得する。 Thus, obtaining a second image of the wavelength band in the same manner. この動作をすべての干渉フィルタについて行うことにより、分光画像を取得することができる。 By performing this operation for all the interference filters, it is possible to acquire a spectral image.

【0005】また、図10は、例えば特開平7-126 [0005] FIG. 10 is, for example, JP-A-7-126
48号公報に開示された従来の別の形態による分光画像取得装置を示す構成図である。 It is a block diagram showing a spectroscopic image acquisition apparatus according to another conventional embodiment disclosed in 48 JP. この分光画像取得装置による分光画像取得方法は、フーリエ分光法として知られており、マイケルソンの二光束干渉計を用いた分光画像取得方法の一種である。 Spectroscopic image acquisition method according to the spectral image obtainment apparatus is known as Fourier spectroscopy, which is a kind of a spectral image acquiring method using a two-beam Michelson interferometer. 図10において、新たな符号として、26はビームスプリッターであり、27と28は平面鏡である。 10, as a new code, 26 is a beam splitter, 27 and 28 is a plane mirror. 29は平面鏡28を移動させる駆動手段である。 29 is a driving means for moving the flat mirror 28.

【0006】次に動作を説明する。 [0006] Next, the operation will be described. 被写体1からの入射光はビームスプリッター26により2つの光束(光路3 Two light beams by the incident light beam splitter 26 from the object 1 (the optical path 3
0と31)に分けられる。 It is divided into 0 and 31). 光路30の光はビームスプリッター26で反射した後、平面鏡27で反射して再びビームスプリッター26に到達する。 Light optical path 30 after being reflected by the beam splitter 26, and reaches the beam splitter 26 again and is reflected by the flat mirror 27. 一方、光路31の光はビームスプリッター26を透過した後、平面鏡28で反射して再びビームスプリッター26に到達する。 On the other hand, the light of the light path 31 passes through the beam splitter 26, and reaches the beam splitter 26 again and is reflected by the flat mirror 28. このとき、光路30の光と光路31の光は干渉し、その情報が結像光学系24を通して、撮像素子10で検出される。 At this time, the light of the light and the optical path 31 of the optical path 30 interfere, that information through the imaging optical system 24, it is detected by the image sensor 10. 駆動手段29を使って平面鏡28を移動することにより、光路30と光路31との光路差を変化させることができるので、良く知られるインターフェログラムを得ることができる。 By moving the plane mirror 28 with a driving means 29, it is possible to change the optical path difference between the optical path 30 and the optical path 31, it is possible to obtain an interferogram that are well known.

【0007】撮像素子10は2次元配列された検出素子からなるので、各検出素子には被写体1の各場所に応じたインターフェログラムを得ることができる。 [0007] Since the image pickup device 10 is composed of detection elements arrayed two-dimensionally, each detector element can be obtained interferogram corresponding to each location of the object 1. フーリエ分光法の理論に基づけば、インターフェログラムをフーリエ変換することにより、光強度の波長特性に変換することができる。 Based on the theory of Fourier spectroscopy, by Fourier transform of the interferogram can be converted to the wavelength characteristics of the light intensity. 信号処理手段11において被写体1の各場所に応じたインターフェログラムをフーリエ変換することにより、分光画像を得ることができる。 By Fourier transforming the interferogram corresponding to each location of the object 1 in the signal processing unit 11, it is possible to obtain a spectral image.

【0008】以上の2つの方式に対して、図11は、特開平11-101692号公報に開示された従来のさらに他の形態による分光画像取得装置を示す構成図である。 [0008] For the above two methods, Fig. 11 is a block diagram showing the spectral image obtainment apparatus according to still another form of a conventional disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 11-101692. 図11において、新たな符号として、2は不要な波長の光を遮断するフィルタ、3は被写体1の中間像を作る集光光学系、34は集光光学系3の像面に置かれたスリット、7はスリットからの光を平行光にするコリメート光学系、8は例えば回折格子やプリズムなどの分散素子、9は分散された光を再び結ぶ結像光学系である。 11, as a new code, the filter 2 for blocking light of unnecessary wavelengths, 3 converging optical system to make an intermediate image of the object 1, 34 was placed in the image plane of the condenser optical system 3 slits , 7 collimator optical system which collimates light light from the slit, the dispersive element, such as for example a diffraction grating or a prism 8, 9 is an imaging optical system which connects again the light dispersed. また、33は被写体を移動する駆動手段である。 Further, 33 is a driving means for moving the object. さらに、 further,
40は、駆動手段33、撮像素子10、信号処理手段1 40, driving means 33, the imaging device 10, the signal processing unit 1
1の主にタイミングを制御する制御手段である。 The first main a control means for controlling the timing.

【0009】次に動作を説明する。 [0009] Next, the operation will be described. 被写体1からの入射光はフィルタ2より不要な波長帯域の光が遮断され、測定するべき波長の光のみが集光光学系3によってスリット34近傍に像を結ぶ。 Incident light from an object 1 is the light of unnecessary wavelength band than the filter 2 is shut off, only light of a wavelength to be measured forms an image in the vicinity of the slit 34 by the condensing optical system 3. しかしながら、スリット34の開口部を通過できるのは被写体1の一部に相当する部分である。 However, can pass through the opening of the slit 34 is a portion corresponding to a part of the object 1. スリット34を通過した光はコリメート光学系7によって平行にされ、分散素子8に入射される。 The light passing through the slit 34 is collimated by the collimating optical system 7, is incident on dispersion element 8. 入射する角度が同じであっても、分散素子8から射出する角度は波長によって異なる。 The angle of incidence is the same, the angle of injection from the dispersion element 8 varies depending on the wavelength. その度合いは、例えば回折格子の場合には回折次数と格子幅によって決まり、プリズムの場合には屈折率の波長依存性と頂角によって決まる。 The degree, for example in the case of the diffraction grating is determined by the diffraction order and grid width is determined by the wavelength dependence and the apex angle of the refractive index in the case of the prism.

【0010】被写体の同じ位置から発せられた光であっても、分散素子によって結像光学系9に入射する角度が異なるので、撮像素子10上の異なる場所に像を結ぶ。 [0010] Even light emitted from the same position of the object, since the angle of incident on the imaging optical system 9 by the dispersion element different, forms an image at different locations on the image pickup device 10.
このように、スリット34に相当する被写体1の帯状部分の分光画像を得ることができる。 Thus, it is possible to obtain a spectral image of the strip portion of the subject 1 corresponding to the slit 34. さらに、駆動手段3 Furthermore, the drive means 3
3によって、被写体をわずかに移動すれば、分光画像を得る帯状部分の位置を変化させることができる。 By 3, if slightly moving the object, it is possible to change the position of the strip portions of obtaining a spectral image. このように、制御手段40の制御に基づいて駆動手段33により被写体を移動しながら、撮像素子10を動作させ、一連の帯状の分光画像を信号処理手段11で処理することにより、被写体の分光画像を得ることができる。 Thus, while moving the object by a driving means 33 under the control of the control unit 40, an image pickup device 10 is operated, by treating a series of strip-like spectral image signal processing unit 11, a subject spectral image it is possible to obtain.

【0011】図12は、信号処理手段11の動作を説明する図である。 [0011] Figure 12 is a diagram for explaining the operation of the signal processing means 11. 撮像する波長を、λ1、λ2、・・・、 The wavelength of imaging, λ1, λ2, ···,
λeとし、被写体の位置をP1、P2、・・・、Peとする。 And λe, to the position of the subject P1, P2, ···, and Pe. まず、最初に、被写体の位置P1の帯状の分光画像が得られるとし、順次位置P2、P3、・・・、Pe First, First, the belt-shaped spectral image position P1 of the object obtained sequentially position P2, P3, · · ·, Pe
の帯状の分光画像が得られるとする。 The band of the spectral image is obtained. これらの一連の帯状の分光画像を分解して、波長λ1のみについて位置P By decomposing the series of strip-like spectral image, for only the wavelength λ1 position P
1、P2、・・・、Peの順に並べ替えることにより、 1, P2, ···, by rearranging the order of Pe,
波長λ1の被写体の分光画像を得ることができる。 It is possible to obtain a spectral image of the subject wavelength .lambda.1. 全く同様にして、波長λ2、・・・、λeに関する被写体の分光画像を得ることができるので、図13に示すような、分光画像データが取得できる。 In the same manner, the wavelength .lambda.2, · · ·, it is possible to obtain a spectral image of the subject related .lambda.e, as shown in FIG. 13, the spectral image data can be acquired.

【0012】自然の情景や大きな建造物の分光画像を取得する場合には、被写体1を駆動手段33により移動することはできないが、図14に示すように反射鏡35を設け、被写体からの入射光を一度折り曲げてから、集光光学系へと入射するように構成し、この反射鏡35を駆動手段36を使って回転させることにより、スリット3 [0012] When acquiring a spectral image of a natural scene or large buildings, but can not move the object 1 by a drive means 33, a reflective mirror 35 as shown in FIG. 14, incident from the object after bending the light once, and configured so as to enter into the converging optical system, by rotating the reflecting mirror 35 with the drive means 36, the slit 3
4を通して見ている位置を動かせばよい。 Position should be moved to looking through 4.

【0013】 [0013]

【発明が解決しようとする課題】従来の分光画像取得装置は、以上のように構成されているので、いずれの場合にも駆動手段が必要となるという課題があった。 [0006] Conventional spectroscopic image acquisition device, which is configured as described above, is also driving means in each case has a problem that required. そのため、装置の大型化や低信頼性などを引き起こすことになる。 Therefore, it will cause such size and low reliability of the apparatus.

【0014】この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、駆動手段を必要とせずに、波長特性が優れた分光画像取得装置を得ることを目的とする。 [0014] The present invention has been made to solve the problems as described above, without requiring a drive means, and to obtain a spectral image acquisition apparatus has a wavelength characteristic excellent.

【0015】 [0015]

【課題を解決するための手段】この発明に係る分光画像取得装置は、被写体の中間像を形成する集光光学系と、 Means for Solving the Problems] spectroscopic image acquisition apparatus according to the present invention, a focusing optical system for forming an intermediate image of an object,
前記集光光学系の焦点近傍に置かれた視野制限手段と、 And the field limiting means placed near the focal point of the focusing optical system,
前記視野制限手段を介した透過光を平行光に変換するコリメート光学系と、前記コリメート光学系からの平行光を波長毎に角度差をもたせる分散素子と、前記分散素子を経た光を結像して被写体像を得る結像光学系と、前記被写体像の光強度分布を電気信号に変換する撮像素子とを備えたことを特徴とするものである。 A collimating optical system for converting the transmitted light through the field limiting means into parallel light, focused and dispersed elements, the light having passed through the dispersion element to have an angular difference for each wavelength parallel light from the collimating optical system it is characterized in that it comprises an imaging optical system for obtaining an object image, and an imaging device for converting an electric signal the light intensity distribution of the object image Te.

【0016】また、前記視野制限手段の視野制限領域を制御する制御手段をさらに備えたことを特徴とするものである。 [0016] is characterized in further comprising a control means for controlling the view restrictor area of ​​the view restrictor means.

【0017】また、前記視野制限手段は、可変アパーチャでなることを特徴とするものである。 Further, the field limiting means is characterized by comprising a variable aperture.

【0018】また、前記可変アパーチャは、液晶でなり、前記制御手段によって光を透過する光透過部が制御されることを特徴とするものである。 [0018] The variable aperture is made in the liquid crystal, is characterized in that the light transmitting portion which transmits light is controlled by said control means.

【0019】また、前記可変アパーチャは、前記制御手段により光透過部が移動制御されることを特徴とするものである。 [0019] The variable aperture is characterized in that the light transmitting portion is moved controlled by the control means.

【0020】また、前記可変アパーチャは、前記制御手段により光透過部が複数設けられることを特徴とするものである。 Further, the variable aperture is characterized in that the light transmitting portion is plurality by said control means.

【0021】また、前記視野制限手段は、可変ミラーでなることを特徴とするものである。 Further, the field limiting means is characterized by comprising a variable mirror.

【0022】また、前記可変ミラーは、前記制御手段により角度が制御可能な複数の微少ミラーを2次元配置してなることを特徴とするものである。 Further, the variable mirror are those characterized by being arranged a plurality of micromirrors controllable angle 2D by the control means.

【0023】また、前記可変ミラーは、前記制御手段によって1または複数の帯状領域の微少ミラーのみが所定方向に反射光が進むように傾けられるよう制御されることを特徴とするものである。 Further, the variable mirror is only micromirrors of one or more strip-like regions is characterized in that is controlled to be tilted so that the reflected light proceeds in a predetermined direction by said control means.

【0024】また、前記分散素子は、回折格子でなることを特徴とするものである。 Further, the dispersing element is one which is characterized by comprising a diffraction grating.

【0025】また、前記回折格子は、干渉フィルタと該干渉フィルタに対し異なる角度で配置された反射鏡とから構成されることを特徴とするものである。 Further, the diffraction grating is characterized in being composed of the arranged reflector at a different angle with respect to the interference filter and the interference filter.

【0026】また、前記干渉フィルタは、複数備えられ、前記反射鏡とそれぞれ異なる角度で配置されたことを特徴とするものである。 Further, the interference filter has a plurality provided, is characterized in that said arranged at different angles reflector respectively.

【0027】また、前記回折格子は、片面に干渉フィルタ、他面に反射膜を設けたくさび形状部品でなることを特徴とするものである。 Further, the diffraction grating is one which is characterized by comprising an interference filter, a wedge-shaped part having a second surface to the reflective film on one surface.

【0028】また、前記回折格子は、片面に干渉フィルタ、他面に他の干渉フィルタを設けたくさび形状部品と、該くさび形状部品と角度をもって配置された反射鏡とから構成されたことを特徴とするものである。 Further, the diffraction grating, characterized interference filter on one side, and wedge-shaped part provided with another interference filter on the other side, that it is composed of a reflecting mirror which is disposed with the wedge-shaped part and the angle it is an.

【0029】さらに、前記分散素子は、プリズムでなることを特徴とするものである。 Furthermore, the dispersing element is one which is characterized by comprising a prism.

【0030】 [0030]

【発明の実施の形態】実施の形態1. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Embodiment 1. 図1は、この発明の実施の形態1に係る分光画像取得装置を示す構成図である。 Figure 1 is a block diagram showing the spectral image obtainment apparatus according to the first embodiment of the present invention. 図1において、1は被写体、2はフィルタ、3は被写体1の中間像を形成する集光光学系、4は集光光学系3の近傍に設けられた視野制限手段としての可変アパーチャ、5は可変アパーチャ4の光を透過する部分と遮断する部分とを切り替える、つまり視野制限領域を制御する制御手段であり、その切り替え制御は、例えば可変アパーチャ4に液晶などの周知の技術を適用することによって可能である。 In Figure 1, 1 is the subject, 2 filters, 3 focusing optical system for forming an intermediate image of the object 1, the variable aperture as a field limiting means provided in the vicinity of the focusing optical system 3 4, 5 switching between partial and blocked portion that transmits light of a variable aperture 4, i.e. a control means for controlling the viewing restricted area, the switching control, for example, the variable aperture 4 by applying well known techniques such as liquid crystal possible it is. 図示するように、可変アパーチャ4 As shown, variable aperture 4
の中心部分のみを光が通過するように制御手段5により制御するれば、従来のスリットと同じ働きをする。 If the center portion of the only Rure be controlled by the control unit 5 such that the light passes through, the same function as a conventional slit.

【0031】また、7は可変アパーチャ4を介した透過光を平行光に変換するコリメート光学系、8はコリメート光学系7からの平行光を波長毎に角度差をもたせる分散素子、9は分散素子8を経た光を結像して被写体像を得る結像光学系、10は被写体像の光強度分布を電気信号に変換する撮像素子、11は撮像素子10からの出力に基づいて分光画像を得る信号処理手段である。 Further, 7 is a collimating optical system for converting the transmitted light through the variable aperture 4 into parallel light, the dispersion element 8 to have an angular difference for each wavelength parallel light from the collimating optical system 7, the dispersive element 9 8 images the light passed through the by imaging optical system for obtaining an image of an object, 10 image pickup device for converting the light intensity distribution of the object image into an electrical signal, 11 to obtain a spectral image based on an output from the imaging device 10 a signal processing unit.

【0032】次に、実施の形態1に係る動作を説明する。 [0032] Next, the operation according to the first embodiment. 被写体1からの入射光はフィルタ2より不要な波長帯域の光が遮断され、測定するべき波長の光のみが集光光学系3によって可変アパーチャ4近傍に像を結ぶ。 Incident light from an object 1 is the light of unnecessary wavelength band than the filter 2 is shut off, only light of a wavelength to be measured forms an image variable aperture 4 near the focusing optical system 3. しかしながら、可変アパーチャ4の光透過部を通過できるのは被写体1の一部に相当する部分である。 However, can pass through the light transmitting portion of the variable aperture 4 is a portion corresponding to a part of the object 1. 可変アパーチャ4を通過した光はコリメート光学系7によって平行にされ、分散素子8に入射される。 The light passing through the variable aperture 4 is collimated by the collimating optical system 7, is incident on dispersion element 8. 入射する角度が同じであっても、分散素子8から射出する角度は波長によって異なる。 The angle of incidence is the same, the angle of injection from the dispersion element 8 varies depending on the wavelength. 被写体の同じ位置から発せられた光であっても、分散素子8によって結像光学系9に入射する角度が異なるので、撮像素子10上の異なる場所に像を結ぶことになる。 Even light emitted from the same position of the object, since the angle of incident on the imaging optical system 9 by the dispersion element 8 different, would form an image at different locations on the image pickup device 10. このようにして、可変アパーチャ4の光透過部に相当する被写体1の帯状部分の分光画像を得ることができる。 In this way, the spectral image of the strip-shaped part of the subject 1 corresponding to the light transmitting portion of the variable aperture 4 can be obtained.

【0033】次に、制御手段5によって、可変アパーチャ4の光透過部分をその幅だけ移動させることにより、 Next, the control unit 5, by moving the light transmitting portion of the variable aperture 4 just its width,
分光画像を得る帯状部分の位置を変化させることができる。 It is possible to change the position of the strip portions of obtaining a spectral image. 液晶によれば、光透過部の移動は撮像素子の画像取得レートと同じく高速に制御することができる。 According to the liquid crystal, the movement of the light transmitting portion can be controlled to also fast image acquisition rate of the imaging device. このようにして、可変アパーチャ4の光透過部分を順次移動させることにより、撮像素子10からはそれぞれ被写体の別の位置の帯状の分光画像を得ることができる。 In this manner, by sequentially moving the light transmitting portion of the variable aperture 4, from the imaging device 10 can each obtain a strip of spectral images of different position of the subject. この出力を信号処理手段11における処理と同様に、被写体1 Similar to process the output of the signal processing unit 11, the object 1
の位置と波長を入れ替えることにより、被写体1の分光画像を得ることができる。 By switching the position and wavelength, it is possible to obtain a spectral image of the object 1. 可変アパーチャ4の光透過部分の移動、撮像素子10による帯状の分光画像の出力、 Movement of the light transmitting portion of the variable aperture 4, the output of the band-shaped spectral image by the imaging device 10,
および信号処理のタイミングは制御手段5によって制御される。 And the timing of the signal processing is controlled by the control means 5.

【0034】実施の形態2. [0034] Embodiment 2. 図2は、この発明の実施の形態2に係る分光画像取得装置に用いる視野制限手段の別の実施形態の構成を示すものである。 Figure 2 shows a configuration of another embodiment of a field limiting means used in the spectral image obtainment apparatus according to the second embodiment of the present invention. この実施の形態2では、制御手段5の制御により液晶でなる可変アパーチャ4の光透過部を複数箇所(図2では2箇所)に設けるようにしている。 In the second embodiment, so that providing the light transmissive portion of the variable aperture 4 formed in the liquid crystal at a plurality of positions (in FIG. 2 x2) by the control of the control unit 5. こうすることにより、被写体1の帯状部分の分光画像を2つ同時に得ることができる。 Thus, it is possible to obtain a spectral image swath of the object 1 two simultaneously. したがって、より早い時間で被写体1の分光画像を得ることができる。 Therefore, it is possible to obtain a spectral image of the object 1 at an earlier time.

【0035】実施の形態3. [0035] Embodiment 3. 図3は、この発明の実施の形態3に係る分光画像取得装置に用いる視野制限手段の別の実施の形態の構成を示すものである。 Figure 3 shows another embodiment of the structure of the view restrictor means used in the spectral image obtainment apparatus according to the third embodiment of the present invention. 図1及び図2 1 and 2
に示す実施の形態1及び2と同一部分は同一符号を付してその説明は省略する。 Embodiment 1 and 2 and the same parts of the embodiment shown in the description thereof will be omitted with the same reference numerals. 新たな符号として、6は視野制限手段としての可変ミラーであり、図4に示すように、 As a new code, 6 is a variable mirror as field limiting means, as shown in FIG. 4,
角度が制御可能な複数の微小ミラー6aを2次元配置したものでなり、良く知られる半導体技術により製造可能な部品である。 Angle is in that two-dimensionally arranged plurality of micromirrors 6a controllable, it is well possible components produced by semiconductor technology known.

【0036】図4に示すように、ある微小ミラー6aを傾けることにより、入射光の一部だけを選択的に異なった方向に変えることができる。 As shown in FIG. 4, by tilting the certain micro mirrors 6a, it can be varied selectively in different directions only part of the incident light. したがって、可変ミラー6のうちの中心部の帯状の領域の微小ミラー6aだけを所定の方向に反射光が進むように傾けて、他の領域で反射する光を所定以外の方向に反射させ撮像に寄与しないようにすれば、この可変ミラー6は、実施の形態1及び2で説明した可変アパーチャ4と全く同じ機能を有することになる。 Therefore, only the micromirror 6a of the strip in the region of the center portion of the variable mirror 6 is inclined so that the reflected light proceeds in a predetermined direction, the imaging is reflected light reflected by the other regions in the direction other than the predetermined if so do not contribute, the variable mirror 6 will have exactly the same function as the variable aperture 4 described in the first and second embodiments. したがって、実施の形態1及び2で説明したように被写体1の分光画像を得ることができる。 Therefore, it is possible to obtain a spectral image of the object 1 as explained in the first and second embodiments. もちろん、微小ミラー6aを所定の方向に反射光が進むように傾ける領域は1つの帯状だけでなく、複数の帯状領域としても良い。 Of course, the region inclined so that the reflected light proceeds micromirrors 6a in a predetermined direction is not just one strip may be a plurality of strip-like regions.

【0037】実施の形態4. [0037] Embodiment 4. 以上の説明では、集光光学系3、コリメート光学系7、結像光学系9を単レンズのように図示して説明したが、これらは複数のレンズで構成される光学系でも良いし、反射光学系を用いたものでも良い。 In the above description, the condensing optical system 3, the collimating optical system 7, although the image-forming optical system 9 has been described and illustrated as a single lens, to which may be an optical system composed of a plurality of lenses, reflective it may be one using an optical system.

【0038】また、不要な波長の光を遮断するフィルタ2は必ずしも必要なものではなく、光学部品の効率や撮像素子10の感度などにより不要な波長の光が検出されることが無いこと、もしくはその影響が甚だ小さいときには、このフィルタ2は無くても良い。 [0038] The filter 2 for blocking light of unnecessary wavelengths is not necessarily required, it is not the light of unnecessary wavelengths is detected by such as sensitivity of the efficiency and the imaging element 10 of the optical component, or by the time the impact is very small, the filter 2 may be omitted. 加えて、以上の説明では、フィルタ2は集光レンズ3の被写体側に置いて説明したが、これはこの位置に限らず、光路中のいずれに置いても良いことは言うまでもない。 In addition, in the above explanation, the filter 2 has been described at the object side of the condenser lens 3, which is not limited to this position, it may of course be placed in any of the optical path.

【0039】撮像する視野は、集光光学系の焦点距離や可変アパーチャ4や可変ミラー6の帯状部の長さなどによって調整できる。 The field of view for imaging can be adjusted by such a focal length and variable aperture 4 and the length of the strip-shaped portion of the variable mirror 6 of the converging optical system. また、撮像する波長範囲および波長間隔は、コリメート光学系7や結像光学系9の焦点距離などによって調整できる。 The wavelength range and the wavelength interval imaging can be adjusted by including the focal length of the collimating optical system 7 and the image-forming optical system 9. したがって、集光光学系3、 Therefore, the condenser optical system 3,
コリメート光学系7、結像光学系9にズーム機能を持たせることにより、撮像する視野や波長範囲および波長間隔を任意に変えることができる。 Collimating optical system 7, by providing a zoom function in the image-forming optical system 9, can be arbitrarily changed the viewing or wavelength range and the wavelength interval of imaging.

【0040】さらに、以上の説明では、分散素子8を透過型のごとく図示したが、これは便宜的な理由であり、 [0040] Further, in the above description, the dispersion element 8 transmission as described and illustrated, this is for convenience reasons,
もちろん反射型の回折格子やプリズムなどを用いてもよい。 Etc. Of course the reflection type diffraction grating or a prism of may be used.

【0041】また、以上の説明では、分散素子8として、回折格子やプリズムなどを例にとって述べたが、図5のような構成としても良い。 Further, in the above description, as a dispersion element 8 has been described as an example such as a diffraction grating or a prism may be configured as shown in FIG. 5. 図5において、8は分散素子であり、干渉フィルタ12aと反射鏡12bより構成される。 5, 8 is a dispersive element, constituted by the interference filter 12a and a reflecting mirror 12b. 干渉フィルタ12aは所定の波長帯域の光を透過し、それ以外の波長帯域の光を反射する。 Interference filter 12a passes light of a predetermined wavelength band and reflects light in other wavelength bands. 反射鏡1 Reflector 1
2bは干渉フィルタ12aに対して異なる角度で配置されている。 2b are arranged at different angles relative to the interference filter 12a.

【0042】今、干渉フィルタ12aで反射する波長域をλ1、透過する波長域をλ2とすれば、干渉フィルタ12aで反射するλ1の光と、干渉フィルタ12aを透過し反射鏡12bで反射し再び干渉フィルタ12aを透過するλ2の光とでは、角度差が生じることになる。 [0042] Now, the wavelength range reflected by the interference filter 12a .lambda.1, if the wavelength range which transmits the .lambda.2, and light .lambda.1 reflected by the interference filter 12a, an interference filter 12a transmits reflected by the reflecting mirror 12b again in the light of λ2 transmitted through the interference filter 12a, so that the angular difference is generated. 角度差をもったλ1とλ2との光は結像光学系9に入射し、同じ被写体の部分であってもλ1とλ2とでは撮像素子10上の異なる位置に像を結ぶので、分散機能を有することになる。 Since light having an angular difference λ1 and .lambda.2 is incident on the imaging optical system 9, forms an image at a different position on the imaging device 10 is also a part of the same subject λ1 and .lambda.2, distributed functionality It will have.

【0043】また、図6のように、干渉フィルタを複数(図6では13aと13bの2枚)有し、それぞれ反射鏡13cと異なる角度で配置しても同様な分散機能を有することができる。 [0043] Further, as shown in FIG. 6, an interference filter has a plurality (two in Fig. 6 13a and 13b), can be arranged at a different angle each reflector 13c have the same distribution function .

【0044】また、図7のようなくさび形状の分散素子8を用いてもよい。 [0044] It is also possible to use a dispersion element 8 of the wedge shape as shown in FIG. 分散素子8の片面に波長選択性を有する干渉フィルタ14aが形成されており、他面に反射膜14bが形成されている。 Dispersion element and 8 one surface formed interference filters 14a having wavelength selectivity is, the other side to the reflection film 14b is formed. 干渉フィルタ14aにおいては一部の光が反射し、残りの光を透過する。 Some of the light is reflected by the interference filter 14a, it transmits the remaining light. 分光手段8がくさび形状をしているために、干渉フィルタ14a To have the spectroscopic means 8 wedge shape, the interference filter 14a
と反射膜14bとは平行でなく、角度差をもって形成されている。 Not parallel and the reflection film 14b, are formed at an angle difference. そのために、干渉フィルタ14aで反射した光と、干渉フィルタ14aを透過し反射膜14bで反射し再び干渉フィルタ14aを透過する光とでは、角度差が生じる。 Therefore, the light reflected by the interference filter 14a, the reflected light transmitted through the interference filter 14a again by the reflecting film 14b passes through the interference filter 14a, the angle difference is generated. したがって、分散機能を有する。 Therefore, having a dispersion function.

【0045】また、図8のような分散素子8を用いてもよい。 [0045] It is also possible to use a dispersion element 8 as shown in Figure 8. くさび形状の基板の片面に形成された波長選択性を有する干渉フィルタ15a、くさび形状の基板の他面に形成された干渉フィルタ15b、反射鏡15cから構成される。 Interference filter 15a, an interference filter 15b formed on the other surface of the substrate a wedge shape having a wavelength selectivity, which is formed on one surface of the substrate a wedge-shaped, and a reflecting mirror 15c. 反射鏡15cは、干渉フィルタ15aまたは干渉フィルタ15bで反射した光路と、反射鏡15cで反射した光路とが角度差をもつように配置されている。 Reflector 15c is an optical path reflected by the interference filter 15a or interference filter 15b, and the optical path reflected by the reflecting mirror 15c is arranged so as to have an angular difference.
この場合、干渉フィルタ15aで反射する光路、干渉フィルタ15bで反射する光路、反射鏡15cで反射する光路の3つの光路に分けることができる。 In this case, the optical path reflected by the interference filter 15a, the optical path reflected by the interference filter 15b, can be divided into three optical paths of reflected by the reflecting mirror 15c. もちろん、くさび形状の干渉フィルタを2つ以上に増やしてもよいし、平行平板の干渉フィルタを追加してもよい。 Of course, the interference filter wedge shape may be increased to two or more may be added an interference filter of a parallel plate.

【0046】また、以上で説明した分散素子8を複数組み合わせても、同様の効果があることは言うまでもない。 [0046] Also, by combining a plurality of dispersion element 8 described above, it goes without saying that the same effect.

【0047】 [0047]

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、被写体の中間像を形成する集光光学系と、前記集光光学系の焦点近傍に置かれた視野制限手段と、前記視野制限手段を介した透過光を平行光に変換するコリメート光学系と、前記コリメート光学系からの平行光を波長毎に角度差をもたせる分散素子と、前記分散素子を経た光を結像して被写体像を得る結像光学系と、前記被写体像の光強度分布を電気信号に変換する撮像素子とを備えることにより、駆動手段を必要とせずに、波長特性が優れた分光画像取得装置を得ることができる。 As is evident from the foregoing description, according to the present invention, a focusing optical system for forming an intermediate image of an object, and the field limiting means placed near the focal point of the converging optical system, the field limiting means a collimating optical system for converting the transmitted light into a parallel light through a dispersion element to have an angular difference for each wavelength parallel light from the collimating optical system, the object image by focusing light having passed through the dispersion element an imaging optical system for obtaining, by providing an imaging device that converts the light intensity distribution of the object image into an electrical signal, without requiring a drive means, it is possible to obtain a spectral image acquisition apparatus has wavelength characteristics excellent .

【0048】また、前記視野制限手段の視野制限領域を制御する制御手段をさらに備えることにより、被写体の分光画像を制御できる。 [0048] Also, by further comprising control means for controlling the viewing restricted region of the field limiting means, it can be controlled spectral image of the subject.

【0049】また、前記視野制限手段として、可変アパーチャを用いて構成できる。 [0049] Further, as the field limiting means can be constituted by using a variable aperture.

【0050】また、前記可変アパーチャを、液晶で構成し、前記制御手段によって光を透過する光透過部が制御することにより、分光画像を容易に制御できる。 [0050] Further, the variable aperture, and a liquid crystal, by the light transmitting portion for transmitting light is controlled by the control means, it can be easily controlled spectral images.

【0051】また、前記可変アパーチャの光透過部を制御手段により移動制御させることにより、帯状の分光画像の位置を移動させることができる。 [0051] Further, by moving the control by the control means the light transmitting portion of said variable aperture, it is possible to move the position of the strip-shaped spectral image.

【0052】また、前記可変アパーチャの光透過部を制御手段により複数設けられることにより、複数の帯状の分光画像を同時に得ることができ、早い時間で被写体の分光画像を得ることができる。 [0052] Further, by being more provided by the control means the light transmitting portion of said variable aperture, it is possible to obtain a plurality of strip-shaped spectral image simultaneously, it is possible to obtain a spectral image of the subject at an earlier time.

【0053】また、前記視野制限手段として、可変ミラーを用いて構成できる。 [0053] Further, as the field limiting means can be constituted by using a variable mirror.

【0054】また、前記可変ミラーとして、前記制御手段により角度が制御可能な複数の微少ミラーを2次元配置して構成することができる。 [0054] Further, as the variable mirror, a plurality of micro mirror angle is controllable by the control means can be constituted by two-dimensionally arranged.

【0055】また、前記可変ミラーを、前記制御手段によって1または複数の帯状領域の微少ミラーのみが所定方向に反射光が進むように傾けられるよう制御することで、1または複数の帯状の分光画像を得ることができる。 [0055] Further, the variable mirror, only micromirrors of one or more strip-like regions by controlling to be tilted so that the reflected light proceeds in a predetermined direction by said control means, one or more strip-like spectral image it is possible to obtain.

【0056】また、前記分散素子として、回折格子を用いて構成できる。 [0056] Further, as the dispersion element, it can be constructed by using a diffraction grating.

【0057】また、前記回折格子を、干渉フィルタと該干渉フィルタに対し異なる角度で配置された反射鏡とから構成することで、分散機能を有することができる。 [0057] Further, the diffraction grating, interference filter and by configuring a reflective mirror and arranged at different angles with respect to the interference filter can have a distributed functionality.

【0058】また、前記干渉フィルタを複数備え、前記反射鏡とそれぞれ異なる角度で配置することで、分散機能を有することができる。 [0058] Further, a plurality of the interference filter, by arranging in the reflector and different angles may have a balancing function.

【0059】また、前記回折格子を、片面に干渉フィルタ、他面に反射膜を設けたくさび形状部品で構成することで、分散機能を有することができる。 [0059] Further, the diffraction grating, interference filter on one side, by constituting a wedge-shaped part having a second surface the reflective film can have a distributed functionality.

【0060】また、前記回折格子を、片面に干渉フィルタ、他面に他の干渉フィルタを設けたくさび形状部品と、該くさび形状部品と角度をもって配置された反射鏡とから構成することで、分散機能を有することができる。 [0060] Further, the diffraction grating, by constituting an interference filter on one side, and wedge-shaped part provided with another interference filter on the other side, a reflecting mirror which is disposed with the wedge-shaped part and angle, dispersion it can have a function.

【0061】さらに、前記分散素子を、プリズムで構成することで、分散機能を有することができる。 [0061] Further, the dispersive element, by constituting a prism can have a distributed functionality.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】 この発明の実施の形態1に係る分光画像取得装置を示す構成図である。 1 is a block diagram showing the spectral image obtainment apparatus according to the first embodiment of the present invention.

【図2】 この発明の実施の形態2に係る分光画像取得装置を示す構成図である。 2 is a block diagram showing a spectral image acquisition apparatus according to a second embodiment of the present invention.

【図3】 この発明の実施の形態3に係る分光画像取得装置を示す構成図である。 3 is a block diagram showing the spectral image obtainment apparatus according to the third embodiment of the present invention.

【図4】 図3の可変ミラーの構成図である。 4 is a block diagram of a variable mirror in FIG.

【図5】 この発明に係る分散素子8の一例を示す構成図である。 5 is a block diagram showing an example of a dispersion element 8 according to the present invention.

【図6】 この発明に係る分散素子8の他の例を示す構成図である。 6 is a diagram showing another example of a dispersion element 8 according to the present invention.

【図7】 この発明に係る分散素子8のさらに他の例を示す構成図である。 7 is a configuration diagram showing still another example of the dispersion element 8 according to the present invention.

【図8】 この発明に係る分散素子8のさらに他の例を示す構成図である。 8 is a configuration diagram showing still another example of the dispersion element 8 according to the present invention.

【図9】 従来例に係る分光画像取得装置を示す構成図である。 9 is a block diagram showing a spectral image acquisition apparatus according to a conventional example.

【図10】 他の従来例に係る分光画像取得装置を示す構成図である。 10 is a block diagram showing a spectral image acquisition apparatus according to another conventional example.

【図11】 さらに他の従来例に係る分光画像取得装置を示す構成図である。 11 is a configuration diagram showing still spectroscopic image acquisition apparatus according to another conventional example.

【図12】 信号処理手段11の動作を示す説明図である。 12 is an explanatory diagram showing the operation of the signal processing means 11.

【図13】 分光画像データの取得に関する説明図である。 13 is an explanatory diagram relating to the acquisition of the spectral image data.

【図14】 さらに他の従来例に係る分光画像取得装置を示す構成図である。 14 is a configuration diagram showing still spectroscopic image acquisition apparatus according to another conventional example.

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1 被写体、2 フィルタ、3 集光光学系、4 可変アパーチャ、5 制御手段、6 可変ミラー、6a 微少ミラー、7 コリメート光学系、8 分散素子、9 1 subject, 2 filters, 3 condensing optical system, 4 variable aperture, 5 control means 6 variable mirror, 6a micromirrors, 7 collimating optical system, 8 dispersive element 9
結像光学系、10 撮像素子、11 信号処理手段、1 An imaging optical system, 10 imaging element, 11 signal processing means, 1
2a,14a,15a,15b 干渉フィルタ、12 2a, 14a, 15a, 15b interference filter, 12
b,15c 反射鏡、14b 反射膜。 b, 15c reflector, 14b reflective film.

Claims (15)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【請求項1】 被写体の中間像を形成する集光光学系と、 前記集光光学系の焦点近傍に置かれた視野制限手段と、 前記視野制限手段を介した透過光を平行光に変換するコリメート光学系と、 前記コリメート光学系からの平行光を波長毎に角度差をもたせる分散素子と、 前記分散素子を経た光を結像して被写体像を得る結像光学系と、 前記被写体像の光強度分布を電気信号に変換する撮像素子とを備えたことを特徴とする分光画像取得装置。 And 1. A converging optical system for forming an intermediate image of an object, and the field limiting means placed near the focal point of the focusing optical system, for converting the transmitted light through the field limiting means into parallel light a collimating optical system, a dispersive element to have an angular difference for each wavelength parallel light from the collimating optical system, an imaging optical system for obtaining an image of an object by imaging the light that has passed through the dispersion element, the object image spectroscopic image acquisition apparatus characterized by comprising an imaging element that converts light intensity distribution into an electrical signal.
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の分光画像取得装置において、 前記視野制限手段の視野制限領域を制御する制御手段をさらに備えたことを特徴とする分光画像取得装置。 2. A spectral image acquisition apparatus according to claim 1, spectral image acquisition apparatus characterized by further comprising control means for controlling the view restrictor area of ​​the view restrictor means.
  3. 【請求項3】 請求項1または2に記載の分光画像取得装置において、 前記視野制限手段は、可変アパーチャでなることを特徴とする分光画像取得装置。 3. The spectral image obtainment apparatus according to claim 1 or 2, wherein the field limiting means, a spectral image acquisition apparatus characterized by comprising a variable aperture.
  4. 【請求項4】 請求項3に記載の分光画像取得装置において、 前記可変アパーチャは、液晶でなり、前記制御手段によって光を透過する光透過部が制御されることを特徴とする分光画像取得装置。 The spectroscopic image acquisition apparatus according to claim 3, wherein the variable aperture is made in the liquid crystal, spectral image acquisition apparatus and a light transmission portion that transmits light by the control means is controlled .
  5. 【請求項5】 請求項4に記載の分光画像取得装置において、 前記可変アパーチャは、前記制御手段により光透過部が移動制御されることを特徴とする分光画像取得装置。 5. The spectral image obtainment apparatus according to claim 4, wherein the variable aperture, a spectral image acquiring apparatus and a light transmitting portion is moved controlled by the control means.
  6. 【請求項6】 請求項4に記載の分光画像取得装置において、 前記可変アパーチャは、前記制御手段により光透過部が複数設けられることを特徴とする分光画像取得装置。 6. The spectral image obtainment apparatus according to claim 4, wherein the variable aperture, a spectral image acquiring apparatus and a light transmitting portion is plurality by said control means.
  7. 【請求項7】 請求項1または2に記載の分光画像取得装置において、 前記視野制限手段は、可変ミラーでなることを特徴とする分光画像取得装置。 7. The spectral image obtainment apparatus according to claim 1 or 2, wherein the field limiting means, a spectral image acquisition apparatus characterized by comprising a variable mirror.
  8. 【請求項8】 請求項7に記載の分光画像取得装置において、 前記可変ミラーは、前記制御手段により角度が制御可能な複数の微少ミラーを2次元配置してなることを特徴とする分光画像取得装置。 8. The spectral image obtainment apparatus according to claim 7, wherein the variable mirror is spectral image acquisition, characterized in that formed by arranging a plurality of micromirrors controllable angle 2D by the control means apparatus.
  9. 【請求項9】 請求項8に記載の分光画像取得装置において、 前記可変ミラーは、前記制御手段によって1または複数の帯状領域の微少ミラーのみが所定方向に反射光が進むように傾けられるよう制御されることを特徴とする分光画像取得装置。 9. The spectral image obtainment apparatus according to claim 8, wherein the variable mirror is controlled so that only the micromirrors of one or more strip-shaped regions is tilted so that the reflected light proceeds in a predetermined direction by said control means spectroscopic image acquisition apparatus characterized by being.
  10. 【請求項10】 請求項1ないし9のいずれかに記載の分光画像取得装置において、 前記分散素子は、回折格子でなることを特徴とする分光画像取得装置。 The spectroscopic image acquisition apparatus according to any one of claims 10] claims 1 to 9, wherein the dispersive element, spectral image acquisition apparatus characterized by comprising a diffraction grating.
  11. 【請求項11】 請求項10に記載の分光画像取得装置において、 前記回折格子は、干渉フィルタと該干渉フィルタに対し異なる角度で配置された反射鏡とから構成されることを特徴とする分光画像取得装置。 The spectroscopic image acquisition apparatus according to claim 11 according to claim 10, wherein the diffraction grating, the spectral image, characterized in that it is composed of a reflecting mirror disposed at different angles relative to the interference filter and the interference filter acquisition device.
  12. 【請求項12】 請求項11に記載の分光画像取得装置において、 前記干渉フィルタは、複数備えられ、前記反射鏡とそれぞれ異なる角度で配置されたことを特徴とする分光画像取得装置。 The spectroscopic image acquisition apparatus according to claim 12 claim 11, wherein the interference filter has a plurality provided, said reflector and spectral image acquisition apparatus characterized by being arranged at different angles, respectively.
  13. 【請求項13】 請求項10に記載の分光画像取得装置において、 前記回折格子は、片面に干渉フィルタ、他面に反射膜を設けたくさび形状部品でなることを特徴とする分光画像取得装置。 The spectroscopic image acquisition apparatus according to claim 13 according to claim 10, wherein the diffraction grating, the interference filter on one side, the spectral image acquisition apparatus characterized by comprising a wedge-shaped device in which the other surface on the reflective film.
  14. 【請求項14】 請求項10に記載の分光画像取得装置において、 前記回折格子は、片面に干渉フィルタ、他面に他の干渉フィルタを設けたくさび形状部品と、該くさび形状部品と角度をもって配置された反射鏡とから構成されたことを特徴とする分光画像取得装置。 The spectroscopic image acquisition apparatus according to claim 14 according to claim 10, wherein the diffraction grating, the interference filter on one side, and wedge-shaped part provided with another interference filter on the other side, with the wedge-shaped part and the angular disposition spectroscopic image acquisition apparatus characterized in that it is composed of a the reflected mirror.
  15. 【請求項15】 請求項1ないし9のいずれかに記載の分光画像取得装置において、 前記分散素子は、プリズムでなることを特徴とする分光画像取得装置。 15. The spectral image obtainment apparatus according to any one of claims 1 to 9, wherein the dispersive element, spectral image acquisition apparatus characterized by comprising a prism.
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