JP2003309747A - マルチスペクトル画像撮影方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】簡単な装置構成で、簡便にマルチスペクトル画
像を撮影する。 【解決手段】撮影レンズの後にスリットを配置して、前
記撮影レンズから入射した光を前記スリットで絞り、前
記スリットを通過した光を、略平行光とし、前記略平行
光とされた光を、撮像素子の前面に設けられたプリズム
により、各画素毎に分光し、前記各画素毎に分光された
光を、前記撮像素子で１度に受光することによりマルチ
スペクトル画像を１ショットで撮影することにより前記
課題を解決する。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、被写体を撮影する
際の撮影波長領域を複数のバンド帯域に分割して撮影し
て得られるマルチスペクトル画像を簡単に獲得すること
のできるマルチスペクトル画像撮影方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】近年、デジタル画像処理の進歩によっ
て、画像の色情報（明度、色相、彩度）を完全に表現す
る手段として、画像の各画素毎に分光情報（スペクトル
画像）を備える画像、すなわちマルチスペクトル画像が
利用されている。このマルチスペクトル画像は、撮影被
写体の撮影波長領域を複数のバンド帯域に分割して各バ
ンド帯域毎に撮影被写体を撮影した複数のバンド画像か
ら構成されるマルチバンド画像に基づいて分光反射率分
布を各画像毎に推定して得られるものである。 【０００３】このマルチバンド画像は、赤（Ｒ）、緑
（Ｇ）及び青（Ｂ）画像からなる従来のＲＧＢカラー画
像では十分に表現できない色情報を再現することがで
き、例えば、より正確な色再現が望まれる絵画の分野で
は特に有効である。従来、マルチスペクトル画像を得る
ための方法としては、スチルカメラによる方法と、デジ
タルスチルカメラ（ＤＳＣ）による方法とが知られてい
る。これらの方法は、いずれも３８０nm〜７８０nmの範
囲の撮影波長帯域をバンドパスフィルタ等を利用して、
複数の帯域に分割して、複数回撮影することにより、複
数のマルチバンド画像を得る方式である。 【０００４】図４に、スチルカメラにより人物をスタジ
オ撮影してマルチスペクトル画像を得る方法の原理を示
す。図４に示すように、撮影対象（被写体人物）１００
に所定の光源１２０をあて、撮影対象１００の色情報
を、レンズ１２４を通してフィルム１２６上に撮影す
る。このとき、撮影対象１００とレンズ１２４との間
に、異なる透過波長を持つ、例えば８つのフィルタ１〜
８を有するフィルタ板１２２を挿入し、これを回転させ
て、分光感度の異なる複数のチャンネルを通して、レン
ズ１２４により、可視波長域において略均一な分光感度
を持つ白黒フィルム１２６上に像を結像させ、複数の画
像（この場合には８枚）を撮影する。 【０００５】また、例えば、撮影用レンズ及び結像した
光の像を光電的に読み取るＣＣＤセンサを有するデジタ
ルスチルカメラを用い、前記撮影用レンズの前に複数個
（通常は６個以上）のカラーフィルタからなるバンドパ
スフィルタを配し、撮影時にこのバンドパスフィルタを
順次取り替えながら、同一被写体を複数回撮影するよう
にしてもよい。このバンドパスフィルタとして、光の通
過波長領域を変更可能な、波長可変フィルタである液晶
チューナブルフィルタを用いるようにしてもよい。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のマルチスペクトル画像の撮影方法は、いずれも、１
つのシーンを撮影するのに複数回（使用する異なるフィ
ルタの個数回、通常は６回以上）撮影しなければなら
ず、非常に時間を要し、煩雑であるという問題があっ
た。さらに、この方法では、カメラに液晶チューナブル
フィルタやバンドパスフィルタ等を組み込む必要があ
り、カメラ自体のサイズも大きくなってしまうという問
題もあった。 【０００７】本発明は、前記従来の問題に鑑みてなされ
たものであり、簡単な装置構成で、簡便にマルチスペク
トル画像を得ることのできるマルチスペクトル画像撮影
方法を提供することを課題とする。 【０００８】 【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明は、撮影レンズの後にスリットを配置して、
前記撮影レンズから入射した光を前記スリットで絞り、
前記スリットを通過した光を、略平行光とし、前記略平
行光とされた光を、撮像素子の前面に設けられたプリズ
ムにより、各画素毎に分光し、前記各画素毎に分光され
た光を、前記撮像素子で１度に受光することによりマル
チスペクトル画像を１ショットで撮影することを特徴と
するマルチスペクトル画像撮影方法を提供する。 【０００９】また、前記撮像素子の前面に設けられたプ
リズムは、各画素毎に１つの微小プリズムが対応し、１
つの微小プリズムが１画素を分光するように、複数の微
小プリズムに分割されていることが好ましい。 【００１０】 【発明の実施の形態】以下、本発明のマルチスペクトル
画像撮影方法について、添付の図面に示される好適実施
形態を基に詳細に説明する。 【００１１】図１は、本発明に係るマルチスペクトル画
像撮影方法の第一実施形態を実施するためのマルチスペ
クトル画像撮影装置を示す概略構成図である。図１にお
いて、被写体１０を撮影しマルチスペクトル画像を得
る、第一実施形態のマルチスペクトル画像撮影装置は、
撮影レンズ１２、スリット１４、コリメートレンズ１
６、プリズム１８及び撮像素子２０から構成されてい
る。 【００１２】撮影レンズ１２は、被写体１０に対向し、
被写体１０の画像を取り入れるものである。スリット１
４は、撮影レンズ１２から入射された光を絞るものであ
る。コリメートレンズ１６は、撮影レンズ１２及びスリ
ット１４を通過して来た光を略平行光とするものであ
る。プリズム１８は、コリメートレンズ１６によって略
平行光とされた光を各画素毎に分光するものである。 【００１３】プリズム１８は、平行光を分光する際、そ
のままでは光を連続して分光してしまうため、隣接した
点で分光された光が重なる虞があるため、画素ごとに分
光しこれらの分光光を分離するように、例えば、光が入
射する側の面には、入射する画像の各画素を分けるため
の黒い仕切り線のようなものが入っていることが好まし
い。このようにして、プリズム１８は、各画素の光を、
それぞれ複数の少なくとも６以上の波長帯域に、短波側
から長波側まで分光するものとする。 【００１４】撮像素子２０は、特に限定はされないが、
画像を光電的に取得するものであり、例えば、デジタル
スチルカメラのＣＣＤ等が好適に例示される。撮像素子
２０は、平行光となった被写体画像が各画素毎に複数の
波長帯域に分光された各光を全て受光できるだけの大き
さを持っているものとする。これにより、従来複数回の
撮影が必要であったマルチスペクトル画像の撮影を１シ
ョットで行うことが可能となる。 【００１５】以下、本実施形態の作用を説明する。被写
体１０のマルチスペクトル画像を撮影するに当たり、被
写体１０を所定の光源で照射し、被写体１０からの光を
撮影レンズ１２で取り入れ、撮影レンズ１２を透過した
光をスリット１４で絞る。スリット１４で絞られた光を
コリメートレンズ１６で略平行光として、プリズム１８
に入射させる。 【００１６】プリズム１８では、この略平行光とされた
光を、６以上の複数の波長帯域に分光する。複数の波長
帯域に分光された光は、撮像素子２０で受光される。す
なわち、撮像素子２０は、従来、各チャンネル（波長帯
域）毎に複数枚に別々に撮影されていた画像を、短波側
から長波側まで分光された波形データとして、一つの画
像として収録するものである。このようにして、１ショ
ットでマルチスペクトル画像を獲得することができる。
このように、本実施形態によれば、スリットとプリズム
という簡単な装置構成で、簡便にマルチスペクトル画像
を取得することができる。 【００１７】次に、本発明の第二実施形態について説明
する。本発明のマルチスペクトル画像撮影方法の第二実
施形態を実行するためのマルチスペクトル画像撮影装置
の概略構成を図２に示す。図２に示すように、本実施形
態は、被写体１０、撮影レンズ１２、スリット１４、コ
リメートレンズ１６、プリズム２２、撮像素子２４とい
う基本的構成は、前記第一実施形態と同様である。 【００１８】本実施形態が第一実施形態と異なる点は、
プリズム２２が沢山の微小プリズム２２ａに分割され、
各１画素に１つの微小プリズム２２ａが対応し、１つの
微小プリズム２２ａが１画素を分光するようになってい
ることである。また、撮像素子２４もこれに対応して、
その受光部が小受光部２４ａに区分けされている。１つ
の小受光部２４ａは、１つの微小プリズム２２ａによっ
て複数の波長帯域に分光された１画素の分光成分を受光
するように、各微小プリズム２２ａに対応している。 【００１９】図３に、微小プリズム２２ａと、小受光部
２４ａとの対応を示す。図３に示すように、１つの微小
プリズム２２ａは、１画素を短波側から長波側まで、異
なる複数の波長帯域（図３では６個）に分光し、これを
１つの小受光部２４ａで受光している。本実施形態で
は、プリズム２２をこのように各画素に対応させて、微
小プリズム２２ａに分割しているため、分光された光が
重なることはない。 【００２０】以下、本実施形態の作用を説明する。第一
実施形態と同様に、被写体１０のマルチスペクトル画像
を撮影するに当たり、被写体１０を所定の光源で照射
し、被写体１０からの光を撮影レンズ１２で取り入れ、
撮影レンズ１２を透過した光をスリット１４で絞る。ス
リット１４で絞られた光をコリメートレンズ１６で略平
行光として、プリズム１８に入射させる。 【００２１】プリズム２２では、入射された平行光を各
微小プリズム２２ａで、各１画素毎に複数の波長帯域に
分光する。本実施形態では、図３に示すように６個の波
長に分光している。複数の波長帯域に分光された光は、
撮像素子２４の各小受光部２４ａで各画素毎の分光光毎
に受光される。すなわち、撮像素子２４は、従来複数枚
に別々に撮影されていた画像を１つの画像として取得す
るものである。このようにして、１ショットで簡便にマ
ルチスペクトル画像を獲得することができる。 【００２２】このように、以上説明した２つの実施形態
によれば、いずれもプリズムを利用する分光方法によ
り、大きく複雑な装置構成を用いることなく、マルチス
ペクトル画像をワンショットで、短時間に簡便に取得す
ることが可能となる。また、上記実施形態では、マルチ
バンドは６チャンネル（帯域）としたが、本発明はこれ
に限定されるものではなく、８チャンネルや１６チャン
ネル等より多くの複数チャンネルに分光するようにして
もよい。ただし、チャンネル数が増えるほど、１度で撮
影するためには、すべての分光光を受光するために、撮
像素子２０（あるいは２４）のサイズをそれに応じて大
きくしなければならない。 【００２３】また、分光された光が重ならないように、
前述したように、各画素に対応するようにプリズムに黒
線等の仕切りを入れたり、プリズムを各画素に対応した
微小プリズムに分割するようにしたが、さらに、プリズ
ムと撮像素子との距離を必要に応じて調整するようにし
てもよい。なお、現在の技術においては、このような微
小プリズムとして、数ミクロンから数百ミクロンのオー
ダーで、２次元マイクロプリズムを作成することは可能
である。取得されたマルチスペクトル画像は、画像メモ
リ等に格納され、その後の用途に応じた処理が施され、
各種用途に用いられる。 【００２４】なお、上記実施形態では、撮像素子２０
（２４）としては、ＣＣＤ等を例示していたが、従来の
スチルカメラにより、フィルム（白黒フィルム）に撮影
するようにしてもよい。この場合には、白黒フィルムに
撮影された濃淡の画像データをスキャナ等で読み取って
デジタルデータに変換し、スペクトルデータを得るよう
にすればよい。 【００２５】以上、本発明のマルチスペクトル画像撮影
方法について詳細に説明したが、本発明は、以上の実施
形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱し
ない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよいの
はもちろんである。 【００２６】 【発明の効果】以上説明した通り本発明によれば、スリ
ットとプリズムという簡単な装置構成により、１ショッ
トで、時間を要せずに、簡便にマルチスペクトル画像を
獲得することが可能となる。

【図面の簡単な説明】 【図１】 本発明に係るマルチスペクトル画像撮影方法
の第一実施形態を実施するためのマルチスペクトル画像
撮影装置を示す概略構成図である。 【図２】 本発明の第二実施形態を実行するためのマル
チスペクトル画像撮影装置の概略構成図である。 【図３】 図２の微小プリズムと小受光部との関係を示
す説明図である。 【図４】 従来のマルチスペクトル画像の撮影方法を示
す説明図である。 【符号の説明】 １０ 被写体 １２ 撮影レンズ １４ スリット １６ コリメートレンズ １８、２２ プリズム ２０、２４ 撮像素子 ２２ａ 微小プリズム ２４ａ 小受光部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】撮影レンズの後にスリットを配置して、前
   記撮影レンズから入射した光を前記スリットで絞り、前
   記スリットを通過した光を、略平行光とし、 前記略平行光とされた光を、撮像素子の前面に設けられ
   たプリズムにより、各画素毎に分光し、前記各画素毎に
   分光された光を、前記撮像素子で１度に受光することに
   よりマルチスペクトル画像を１ショットで撮影すること
   を特徴とするマルチスペクトル画像撮影方法。